ГЕРОТОРНЫЙ НАСОС С ТОРЦОВЫМ ВХОДОМ
SCREW PUMP WITH END FACE INLET

Изобретение относится к области авиадвигателестроения и, в частности, к маслонасосам системы смазки авиационного газотурбинного двигателя.
Известен героторный насос с торцевым входом, содержащий установленную на полом валу по меньшей мере одну пару эксцентрично расположенных шестерен, ограниченных с торцов дисками, и устройство для осевой фиксации вала в виде съемного разрезного кольца, установленного в кольцевую проточку на боковой поверхности вала и заведенного в кольцевой паз в торце внутренней шестерни замкнутый прилегающим к шестерне диском (патент RU 2402690, МПК F04C 2/10, опубл. 27.10.2009 г.).
К недостатку известного насоса следует отнести выработку материала на диске, контактирующем с кольцом при длительной работе на высоких частотах вращения (≈7000 об/мин). Одной из причин повышенного износа диска в паре трения (диск-кольцо) является недостаточное ее охлаждение из-за малой подачи масла в зону трения (масло проходит по зазору между валом и охватывающим его диском, который выполняется в пределах 0,04…0,09 мм). Другой причиной повышенного износа втулки является конструкция кольца, состоящего из двух отдельных полуколец, выполнить которые идентичными не представляется возможным, так как получаются они разрезкой из цельного кольца и деформацию полуколец предотвратить не удается. Совместная шлифовка торцов полуколец затруднительна из-за сложности их фиксации при изготовлении ввиду малых размеров и жесткости. Образующиеся при изготовлении полуколец острые кромки и заусенцы в зоне разрезки, из-за наличия деформации в торцах полуколец, касаются торца диска и приводят к росту трения в торцовой опоре вала.
При износе материала диска растет амплитуда перемещений вала, что ведет к нарушению осевой фиксации вала и его поломке.
Задачей изобретения является снижение трения в контакте разрезного кольца и прилегающего к нему диска.
Указанная задача решается тем, что в героторном насосе с торцовым входом, содержащем установленную на полом валу по меньшей мере одну пару эксцентрично расположенных шестерен, ограниченных с торцов дисками, и устройство для осевой фиксации вала в виде разрезного кольца, установленного в кольцевой проточке на боковой поверхности вала и заведенного в кольцевой паз в торце внутренней шестерни, замкнутый прилегающим диском, согласно изобретению в основании кольцевой проточки выполнены радиальные отверстия, сообщающиеся с внутренней полостью вала, а в разрезном кольце каналы, сообщающие радиальные отверстия с полостью, образованной в кольцевом пазу внутренней шестерни между кольцом и примыкающим к шестерням диском. Кроме того, часть торца разрезного кольца, примыкающая с двух сторон к зоне разреза, выполнена под острым углом к плоскости разреза.
Организовав подвод масла к полости, образованной в кольцевом пазу внутренней шестерни между разрезным кольцом и примыкающим к шестерням диском, имеется возможность использовать масло, подводимое внутрь вала для смазки подшипников скольжения одновременно и для смазки торцовой опоры, служащей для фиксации вала в осевом направлении и несущей значительные нагрузки при высоких частотах вращения, каковой является разрезное кольцо, что резко увеличит количество масла, попадающего в зону трения, улучшая ее охлаждение.
Выполнение в разрезном кольце каналов, участвующих в подводе масла к полости, образованной в кольцевом пазу внутренней шестерни между разрезным кольцом и примыкающим к шестерням диском, позволяет улучшить подвод масла, так как пропускной способности зазоров в зоне разреза кольца недостаточно.
Выполнение части торца разрезного кольца, примыкающей с двух сторон к зоне разреза, под острым углом к плоскости разреза позволит снизить трение в торцовой опоре вала, за счет выключения из контакта наиболее деформированной зоны кольца.
На фиг.1 показан продольный разрез героторного насоса с торцовым входом.
На фиг.2 показан выносной элемент Б фиг.1.
На фиг.3 показано на двух проекциях разрезное кольцо.
На фиг.4 показан поперечный разрез В-В фиг.1.
На фиг.5 показан поперечный разрез фиг.1.
Героторный насос с торцовым входом содержит корпус 1, в котором размещены две пары находящихся в зацеплении шестерен 2 и 3. Внутренняя шестерня 2 соединена с полым приводным валом 4 через шпонку 5. Внешние шестерни 3 установлены внутри эксцентриковых колец 6. Торцы шестерен 2 и 3 контактируют с дисками 7. Между (передним) диском 7 и внутренней шестерней 2 в кольцевой проточке 8 на боковой поверхности вала 4 установлено разрезное кольцо 9, заведенное в кольцевой паз 10 в торце внутренней шестерни 2, замкнутый торцом диска. В основании кольцевой проточки 8 выполнены радиальные отверстия 11, сообщающие ее с полостью 12 внутри вала 4. В кольцевом пазу 10 в торце внутренней шестерни 2 между кольцом 9 и диском 7 образована кольцевая полость 13, сообщающаяся осевыми 14 и радиальными 15 каналами в кольце через выточку 16 в валу 4 с радиальными отверстиями 11. На торцах полуколец, образующих торцовый упор вала 4, выполнены внутрь скосы 17 под острым углом к плоскости разреза. Крайние диски 7 являются опорными для приводного вала 4.
Героторный насос с торцовым входом работает следующим образом.
При вращении приводного вала 4 начинают вращаться связанные с ним через шпонки 5 внутренние шестерни 2. Внутренние шестерни 2 приводят во вращение внешние шестерни 3, которые начинают проворачиваться внутри эксцентриковых колец 6, зафиксированных относительно корпуса 1, ось которых смещена по отношению к оси внутренних шестерен, при этом происходит перемещение объемов масла из полостей всасывания в полости нагнетания. Во время работы героторного насоса постоянно подводится в полость 12 вала 4 очищенное от воздушных включений масло от нагнетающего маслонасоса для смазки как опорных подшипников скольжения насоса, так и для смазки торцовой опоры вала - разрезного кольца. Масло из полости 12 вала 4 по радиальным отверстиям 11 в основании кольцевой проточки 8 через выточку 16 по радиальным 15 и осевым 14 каналам в кольце 9 попадает в полость 13, уменьшая трение между кольцом 9 и диском 7.
Реализация изобретения позволит повысить надежность работы героторного насоса с торцовым входом, за счет снижения трения в контакте разрезного кольца и прилегающего к нему диска.