PUMP UNIT, IN PARTICULAR, FOR HELICOPTER LUBRICATION
НАСОСНАЯ УСТАНОВКА, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ СМАЗКИ ВЕРТОЛЕТА

Настоящее изобретение относится к насосной установке, в частности, для смазки вертолета.
Как известно, широко применяемые насосы подачи смазки для трансмиссии вертолета имеют приводной вал, оснащенный шестерней, которая входит в зацепление с шестерней в трансмиссии. Чаще всего встречается расположение, известное как «патрон», т.е. насос частично монтируется внутри цилиндрического гнезда коаксиально приводному валу, выполнен в виде корпуса, имеющего две секции на противоположных сторонах насоса и подключен к входному отверстию контура смазки и нагнетательным трубам соответственно.
Поскольку для насоса, как правило, требуется относительно мало энергии, крутящий момент, передаваемый на приводной вал, также относительно низкий, поэтому приводной вал может просто поддерживаться втулками и в опорах качения нет необходимости.
Гнездо в корпусе должно быть достаточно широким, чтобы обеспечить проход для приводного вала и его шестерни, размер которой обратно пропорционален требуемой скорости вращения приводного вала.
В вертолетных трансмиссиях скорости вращения относительно высокие, поэтому объемный кпд низкий. То есть редко удается заполнить камеры нагнетания целиком из-за короткого отрезка времени, когда они остаются присоединенными к входной секции. Кроме того, чрезмерная скорость вращения может вызывать эффект кавитации, что приводит к быстрому износу и недостаточной надежности насоса.
ЕР-А-2085616 раскрывает насосную установку для смазки вертолета, как описано в ограничительной части п. 1 формулы изобретения.
WO 2008/062486 раскрывает мультинасосное устройство подачи для дозатора краски, включающее в себя несколько насосов, имеющих соответствующие оси, ортогональные оси приводного вала; следовательно, такое устройство имеет большие размеры как в осевом направлении вдоль приводного вала, так и в радиальном направлении относительно последнего.
Задача настоящего изобретения - обеспечить насосную установку, в частности, для смазки вертолета, способную предоставить простое недорогое решение по устранению упомянутых ранее недостатков.
По настоящему изобретению предлагается насосная установка, в частности, для смазки в вертолетах, содержащая:
приводной вал, проходящий по продольной оси;
кожух, содержащий:
a) боковую стенку, ограничивающую входное окно и нагнетательное окно,
b) заднюю стенку и переднюю стенку, противоположные друг другу и поперечные упомянутой продольной оси;
средство нагнетания, смонтированное в упомянутом кожухе и содержащее два роторных насоса, проходящих вдоль соответствующих осей параллельно упомянутой продольной оси; и
при этом насосная установка отличается тем, что упомянутые роторные насосы являются диаметрально противоположными и тем, что содержит трансмиссию, которая распределяет движение упомянутого приводного вала между этими роторными насосами,
причем упомянутая трансмиссия помещена в отсек упомянутого кожуха, а упомянутая передняя стенка имеет осевое отверстие, через которое установлен упомянутый приводной вал, причем упомянутый кожух имеет маслопровод, соединяющий упомянутое нагнетательное окно с упомянутым осевым отверстием.
Упомянутая трансмиссия может быть редуктором.
Упомянутая трансмиссия может содержать приводной механизм, образующий одно целое с упомянутым приводным валом.
Упомянутая передняя стенка может быть пластиной, аксиально закрывающей упомянутый отсек и соединенной с упомянутой боковой стенкой.
Насосная установка может содержать диск, размещенный в фиксированном положении в упомянутом отсеке коаксиально упомянутому приводному валу и удерживающий осевой конец упомянутого приводного вала.
Упомянутая трансмиссия может содержать две ведомые шестерни, управляющие соответственно упомянутыми роторными насосами, а в упомянутом диске есть два сквозных отверстия, выровненных с ведомыми шестернями и большими, чем ведомые шестерни.
Насосная установка может содержать эластичное средство, которое прижимает упомянутые роторные насосы аксиально к упомянутому диску.
Упомянутый приводной вал может содержать фланец, расположенный внутри упомянутого отсека и опирающийся аксиально на упомянутую переднюю стенку.
Упомянутый приводной вал может содержать слабый участок в промежуточном осевом положении между упомянутой трансмиссией и входной шестерней, упомянутый слабый участок образован более узким сечением упомянутого приводного вала, выполненным с возможностью поддаваться, когда отбор мощности насосной установки превышает максимальный порог.
Упомянутый слабый участок может находиться внутри упомянутого кожуха.
Упомянутая боковая стенка и упомянутая задняя стенка могут образовывать часть полого корпуса, выполненного как единая деталь, ограничивающего внутри себя:
два гнезда, вмещающих упомянутые роторные насосы, каждое из которых имеет впускное и выпускное отверстие;
два входных прохода, соединяющих упомянутое входное окно с соответствующими впускными отверстиями; и
два нагнетательных прохода, соединяющих упомянутое нагнетательное окно и соответствующие выпускные отверстия.
Упомянутые роторные насосы могут быть героторными.
Предпочтительный не ограничивающий вариант выполнения настоящего изобретения будет описан в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 показывает покомпонентное изображение предпочтительного варианта выполнения насосной установки, в частности, для смазки вертолета, по настоящему изобретению;
фиг. 2 показывает сечение насосной установки, изображенной на фиг. 1 и установленной на вертолете, показанном в сечении частично;
фиг. 3 показывает сечение насосной установки, изображенной на фиг. 1;
фиг. 4 и 5 показывают сечения, выполненные вдоль линий IV-IV и V-V на фиг. 3;
фиг. 6 показывает увеличенную часть фиг. 3;
фиг. 7 показывает сечение в крупном масштабе дополнительного элемента насосной установки.
Номер 1 на фиг. 1 обозначает насосную установку, содержащую кожух 2 и приводной вал 3, проходящий по оси 4 и оканчивающийся аксиально участком 5 с наружной стороны кожуха 2.
Кожух 2 содержит полый корпус 7, отлитый как единая деталь, содержащий, в свою очередь, по существу цилиндрическую боковую стенку 8, заднюю стенку 9, перпендикулярную оси 4, и фланец 10, выступающий из оконечной части 11 боковой стенки 8. Кожух 2 также содержит пластину 12, являющуюся передней стенкой, противоположной задней стенке 9, которая закрывает полый корпус 7 аксиально, и имеет осевое отверстие 13, зацепляемое промежуточным участком 14 вала 3 с участием скользящего подшипника 15.
На фиг. 2 насосная установка 1 может быть использована наилучшим образом для смазки вертолета 16 (показан частично), содержащего: трансмиссию 17 (показана частично), которая вращает шестерню 18, установленную в фиксированном положении на участке 5, и короб 20 (показан частично), вмещающий трансмиссию 17 и содержащий корпус 22. Корпус 22 имеет по существу цилиндрическое гнездо 23, коаксиальное валу 3 и зацепляемое участком 24 боковой стенки 8. Осевые концы 25, 26 участка 24 примыкают к пластине 12 и фланцу 10 соответственно и соединены с корпусом 22 через соответствующие уплотнительные кольца. Фланец 10 вместе с участком 11 и задней стенкой 9 располагается снаружи корпуса 22 на противоположном осевом конце от трансмиссии 17 и участка 5 и прикрепляется к корпусу 22, к примеру, винтами.
Корпус 22 содержит две секции 27, 28, диаметрально противоположные по отношению к гнезду 23 и ограничивающие входной канал 29 из бака и нагнетательную секцию 30 соответственно. Входной канал 29 и нагнетательная секция 30 изолированы друг от друга участком 24, секции 27, 28 соединены с соответствующими трубами 31 (только одна показана на фиг. 2), формируя часть контура смазки.
На фиг. 1-3 полый корпус 7 имеет два диаметрально противоположных внутренних гнезда 32, которые проходят вдоль соответствующих осей 33 параллельно оси 4, связаны аксиально задней стенкой 9 и содержат соответствующие роторные, предпочтительно, героторные насосы 34, при этом каждое гнездо имеет радиальное впускное отверстие 36 и радиальное выпускное отверстие 37. На участке 24 имеются два диаметрально противоположных отверстия, образующих соответственно входное окно 38, сообщающееся с впускными отверстиями 36 по соответствующим проходам 39, и нагнетательное окно 40, сообщающееся с выпускными отверстиями 37 по соответствующим проходам 41. Как показано на фиг. 4, полый корпус 7 содержит перегородку 43, проходящую вдоль оси 4, которая отделяет гнезда 32 радиально и имеет два внутренних отверстия 44, параллельных оси 4. Диаметрально противоположные концы перегородки 43 ограничены закругленными вершинами 45, 46, отделяющими проходы 39 и проходы 41 соответственно. В частности, вершина 45 делит поток жидкости, втягиваемый входным каналом 29 через окно 38, на равные части. Проходы 39, 41 и другие отверстия в полом корпусе 7 спроектированы геометрически так, чтобы избежать острых конструкций и изменений направления, что привело бы к концентрированным нагрузочным потерям, а значит, к пониженной производительности.
Как показано на фиг. 1 и 3, перегородка 43 начинается от задней стенки 9 и заканчивается в промежуточной стенке 47 полого корпуса 7, из которого выходят гнезда 32 и отверстия 44. Стенка 47 аксиально ограничивает проходы 39, 41 с одной стороны и торцевой отсек 49 полого корпуса 7 с другой. Отсек 49 цилиндрический, закрыт аксиально пластиной 12 и вмещает чашеобразный корпус 50, содержащий диск 51, образующий калиброванную распорку для регулировки преднатяга пружин 62, описанных ниже. Диск 51 перпендикулярен оси 4 и опирается аксиально на стенку 47.
На фиг. 7 корпус 50 также содержит цилиндрический хомут 52, выступающий от края диска 51 в направлении периферийного участка 54 пластины 12 и соединенный в фиксированном угловом положении с цилиндрической внутренней поверхностью 55 участка 24 на аксиальном конце 25. Участок 54 также соединен в фиксированном угловом положении с поверхностью 55 и удерживается таким образом, чтобы опираться аксиально на край хомута 52 кольцом 56, закрепленным на конце боковой стенки 8. Отверстие 13 соединено с окном 40 трубой 57, содержащей три выровненных участка, сформированных соответственно в стенке 47, хомуте 52 и пластине 12 для смазки подшипника 15.
На фиг. 3 и 4 два насоса 34 содержат соответствующее количество установленных под углом чередующихся дисковых элементов 58, 59. Элементы 58 образуют впускные и выпускные отверстия насосов 34, а элементы 59 образуют соответствующие эксцентрические круглые гнезда 60, зацепляемые роторами 61. Тарельчатые пружины 62 насосов 34 помещены в гнездах 32 между насосами 34 и задней стенкой 9 и преднатянуты для прижима насосов 34 аксиально к диску 51, чтобы противодействовать осевому отсоединению элементов 58, 59 давлением масла в выпускных отверстиях.
Отсек 49 на фиг. 6 вмещает: участок 64 вала 3, противоположный участку 5, и зубчатую передачу 66, передающую мощность от участка 64 к двум валам 67, коаксиальным гнездам 32 и соединенным с роторами 61 для их вращения. Трансмиссия 66 делит крутящий момент поровну между насосами 34, содержит шестерню 68, закрепленную по отношению к участку 64, и две ведомые шестерни 69, которые зацепляются с шестерней 68, а следовательно, вращаются в том же направлении, и установлены в фиксированных положениях на соответствующих валах 67. Фиг. 5 показывает два альтернативных варианта установки шестерней 69 под углом к валам 67, т.е. посредством шестиугольного гнезда или радиального штифта.
По предпочтительному аспекту этого изобретения трансмиссия 66 представляет собой редуктор. Размеры компонентов насоса 34 и передаточное число трансмиссии 66 предназначены для сохранения скорости концов роторов 61 ниже критического предела, который мог бы привести к явлению кавитации.
Как показано на фиг. 6, зубчатая передача 68 и участок 64 предпочтительно сформированы как единое целое, а осевой конец участка 64 опирается на диск 51. В частности, скользящий подшипник 72 зацепляет гнездо 73, образованное в диске 51, и вставлен между диском 51 и осевым концом участка 64.
Между шестерней 68 и участком 5 вал 3 для удобства содержит слабый участок 74, образованный, к примеру, более узким сечением участка 64 и выполненный с возможностью поддаваться, когда отбор мощности насосной установки 1 превышает максимальный порог. Участок 64 между участками 74 и 14 содержит фланец 75, который опирается аксиально на пластину 12 с участием торцевого фланца 76 подшипника 15 для предотвращения вывода вала 3 из отверстия 13.
На фиг. 1 и 5 диск 51 имеет два коаксиальных шестерням 69 сквозных отверстия 77, в которых установлены валы 67. Отверстия 77 меньше гнезд 32, так что диск 51 закрывает гнезда 32 частично, и больше шестерен 69, поэтому диск 51 может быть смонтирован на этих шестернях 69 в отсеке 49 при сборке насосной установки 1. Диск 51 также имеет два облегченных отверстия 78, разнесенных от отверстий 77 на 90°.
Поэтому для заданного размера кожуха 2 обеспечены два меньших параллельных насоса 34 в противоположность одному насосу, приводимому в движение валом 3.
Все другие условия, предписанные коробкой передач вертолета 16 (скорость конца лопасти и максимальный размер шестерни 18, размер кожуха 2 и т.д.), являются такими же, а следовательно, лучший компромисс между передаточным числом трансмиссии 66 и размерами компонентов насоса 34 может быть установлен на стадии проектирования, чтобы достичь относительно высокой объемной производительности и защититься от кавитации.
Поэтому трансмиссия 66 выполняет функцию по разделению движения, а также делает возможной регулировку вращения роторов 61 на стадии проектирования.
Разработка конструкции полого корпуса 7 делает насосную установку 1 относительно простой в сборке и сокращает количество компонентов, в то же время сохраняя те же наружные габариты, предписанные коробкой передач вертолета 16.
Другие преимущества станут очевидными из упомянутого выше описания.
Несомненно, что в насосной установке 1 могут быть сделаны изменения, как описано и проиллюстрировано в этом документе, не отходя, однако, от объема настоящего изобретения, как определено в прилагаемой формуле.
В частности, насосы 34 могут быть не только героторного типа, как, например, лопастные насосы; и/или насосы 34 могут размещаться аксиально внутри полого корпуса 7 другими системами, чем пружины 62 и диск 51; и/или полый корпус 7 может содержать несколько соединенных деталей в противоположность цельной отлитой детали; и/или трансмиссия 66 может быть выполнена в виде зубчатого ремня и/или может находиться снаружи полого корпуса 7, если между трансмиссией 17 и корпусом 22 достаточно места.