ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС

Полезная модель относится к области авиационного двигателестроения, в частности, к шестеренным насосам наружного зацепления и может быть использована, например, в системах топливорегулирования авиационных газотурбинных двигателей (ГТД), преимущественно для малоразмерных короткоресурсных изделий с использованием топливных насосов с приводом от управляемых по частоте вращения электродвигателей, что является в настоящее время новым направлением в развитии электронно-гидромеханических систем регулирования ГТД.
Известен шестеренный насос, содержащий корпус с торцевой крышкой, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, размещенными в подвижных и неподвижных подшипниках. В подшипниках выполнены каналы подвода и отвода рабочей жидкости и устройство компенсации торцевых зазоров с камерами поджима. Камеры поджима выполнены в торцевой крышке и соединены с каналами подвода жидкости, выполненными в подшипниках (см. SU №1778366А1, 30.11.1992, F04C 2/04).
Недостатком известного устройства является значительные габариты и вес насоса за счет сложности выполнения узла гидравлической компенсации торцевых зазоров из-за наличия между сопряженными торцами шестерен промежуточных деталей - торцевого компенсатора с манжетами.
Наиболее близким техническим решением, обеспечивающим минимальные габариты и вес, является шестеренный насос, содержащий корпус с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, качающий узел с ведущей и ведомой шестернями внешнего зацепления, установленными в цилиндрических расточках проставки, по торцам шестерен установлены пластины ограничения осевого перемещения шестерен, а валы шестерен расположены в подшипниках (см. патент РФ №109808, 2011 г., кл. F04C 2/08). Недостатком данного устройства является нестабильность объемного коэффициента полезного действия (КПД) за счет зависимости утечек рабочей жидкости от непостоянной величины торцевых зазоров качающего узла при изменении температурного режима, что влияет на точность и стабильность дозирования системы топливорегулирования ГТД.
Известно, что с увеличением температуры рабочей жидкости утечки значительно увеличиваются, в частности, за счет увеличения торцевых зазоров из-за разности величин коэффициентов линейного расширения материалов, из которых в данном устройстве изготовлены проставка и шестерни качающего узла насоса, а следовательно, снижается объемный КПД насоса, (см., например, Е.М. Юдин, Шестеренные насосы, изд. «Машиностроение», М., 1964 г., стр. 191-193).
Техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является обеспечение стабилизации объемного КПД насоса и требуемой точности дозирования рабочей жидкости, за счет стабилизации утечек по торцевым зазорам шестеренного качающего узла во всем рабочем диапазоне температур.
Технический результат достигается тем, что в шестеренном насосе, содержащем корпус с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, качающий узел с шестернями внешнего зацепления, валы которых установлены на подшипниках, шестерни расположены в цилиндрических расточках проставки и ограничены по торцам от осевого перемещения, подшипники установлены в глухих полостях, а шестерни и проставка выполнены из материалов с близкими по величине коэффициентами линейного расширения.
По сравнению с прототипом заявленная полезная модель обеспечивает стабильность объемного КПД насоса и требуемую точность дозирования рабочей жидкости за счет отличительных признаков, а именно установки подшипников в глухих полостях и выполнения шестерен качающего узла и проставки из материалов с близкими по величине коэффициентами линейного расширения, т.к. установка подшипников в глухих полостях предотвращает нерасчетные перетечки рабочей жидкости на слив, а указанный подбор материалов обеспечивает стабильность торцевых зазоров качающего узла во всем заданном диапазоне температур.
Предложенная полезная модель представлена на чертеже, где дана схема заявленного шестеренного насоса, и описана ниже.
Шестеренный насос содержит корпус 1 с каналами подвода 2 и отвода 3 рабочей жидкости, качающий узел 4 с шестернями внешнего зацепления, валы которых установлены в подшипниках 5.
Подшипники 5 расположены в глухих полостях 6, а шестерни качающего узла 4 - в цилиндрических расточках проставки 7. Шестерни качающего узла 4 и проставка 7 выполнены из материалов с близкими по величине коэффициентами линейного расширения.
Работает насос следующим образом.
При вращении шестерен качающего узла 4 создается нагнетание рабочей жидкости, перекачиваемой со входа из канала 2 на выход в канал 3 и далее к форсункам ГТД. Наличие глухих полостей 6 устраняет дополнительные перетечки рабочей жидкости на слив, а выполнение проставки 7 и шестерен качающего узла 4 из материалов с близкими по величине коэффициентами линейного расширения стабилизирует утечки по торцевым зазорам шестеренного качающего узла. Учитывая возможно широкий диапазон рабочих температур используемых рабочих жидкостей, стабилизация величины торцевых зазоров устраняет нерасчетные перетечки рабочей жидкости на слив, влияющие на точность и стабильность поддержания расхода в двигатель.
Таким образом, предложенная полезная модель может применяться в малоразмерных короткоресурсных изделиях, обеспечивая требуемую точность подачи рабочей жидкости в двигатель.