ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС
GEAR WHEEL PUMP

Изобретение относится к машиностроению, в частности к шестеренным насосам с внешним зацеплением шестерен, и может быть использовано для подачи потребителю химически активных жидких сред, а также в прядильных машинах, формирующих химические волокна мокрым и сухо-мокрым способом.
Известен шестеренный дозирующий насос, содержащий корпус, приводной вал и закрепленный на корпусе шестеренный механизм, все детали которого выполнены из стали мартенситного класса ЭП890-Ш, термообработанной до твердости HRC≥56 (см. авторское свидетельство SU №922316, кл. F04C 2/04, 23.04.1982).
Однако указанная выше сталь не является коррозионно-стойкой, что приводит к коррозионно-механическому и водородному изнашиванию трибосопряжений насоса при подаче химически активных сред. Особо коррозируемыми и изнашиваемыми являются трибосопряжения шестерен и шестерни-корпус, так как металлические поверхности этих деталей постоянно находятся в контакте в процессе работы насоса. Это приводит к коррозионно-механическому и водородному изнашиванию пар трения и, как следствие, к изменению геометрии трибосопряжений. Как результат, насос теряет требуемые характеристики.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шестеренный насос, содержащий две шестерни, каждая из которых выполнена со шлифованными внутренней и наружной поверхностями и торцевыми плоскостями, и пластин корпуса со шлифованными поверхностями (см. патент на полезную модель RU №92919, кл. F04C 2/00, 10.04.2010).
Выполнение поверхностей трибосопряжений шлифованными позволяет снизить потери на трение. Однако указанные в патенте сталь марки 35, закаленная на твердость 37-42 HRC, и сталь марки 45, закаленная на твердость HRC 46-52, не являются коррозионно-стойкими, что приводит к коррозионно-механическому изнашиванию трибосопряжений насоса при подаче химически активных сред. Кроме того, необходимость закалки деталей насоса приводит к усложнению и удорожанию процесса изготовления деталей насоса, но при этом не позволяет добиться требуемой надежности работы насоса в химически активных средах.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение процесса изготовления деталей насоса при одновременном повышении их эксплуатационных характеристик, в частности износостойкости при работе в химически активных средах.
Технический результат заключается в том, что достигается повышение надежности и долговечности работы шестеренного насоса.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что шестеренный насос содержит две шестерни, каждая из которых выполнена со шлифованными внутренней и наружной поверхностями и торцевыми плоскостями, и пластины со шлифованными поверхностями, при этом шестерни и пластины выполнены из аустенитной стали, торцевые поверхности каждой шестерни и поверхности пластин, обращенные в сторону шестерен, отполированы и пластически деформированы с помощью суспензии на основе ультрадисперсных алмазов с размерами зерен менее 100 нм на доводочном диске однодискового плоскодоводочного станка, при вращении трафаретов, в который вставлены шестерни или пластины, вокруг своей оси, при одновременном вращении доводочного диска, с толщиной деформированного слоя от 12 до 20 нм и твердостью деформированного слоя в 3-3,5 раза выше твердости остального материала.
На фиг.1 представлен продольный разрез шестеренного насоса.
На фиг.2 разрез А-А по фиг.1.
На фиг.3 схематично представлены установленные в трафаретах обрабатываемые детали шестеренного насоса при обработке торцевых поверхностей шестерен и поверхностей пластин.
Шестеренный насос содержит две шестерни 1 и 2, каждая из которых выполнена со шлифованными внутренней 3 и наружной 4 поверхностями и торцевыми плоскостями 5, и пластины 6 со шлифованными поверхностями 7. Шестерни 1 и 2 и пластины 6 выполнены из аустенитной стали. Торцевые поверхности 5 каждой шестерни 1 и 2 и поверхности 7 пластин 6, обращенные в сторону шестерен 1 и 2, отполированы и пластически деформированы с помощью суспензии на основе ультрадисперсных алмазов с размерами зерен менее 100 нм на доводочном диске однодискового плоскодоводочного станка, при вращении трафаретов 8, в которые вставлены шестерни 1 и 2 или пластины 6, вокруг своей оси, при одновременном вращении доводочного диска 9, и таким образом на деталях сформирован поверхностный более прочный деформированный слой толщиной от 12 до 20 нм и твердостью в 3-3,5 раза выше твердости остального материала.
При этом установлено, что минимально необходимая толщина слоя составляет величину 12 нм, что позволяет добиться повышения износостойкости и прочности деталей, необходимых для работы при перекачивании химически активных сред. В тоже время не целесообразно увеличение толщины деформированного слоя больше 20 нм, поскольку прирост прочности и износостойкости незначителен, в то время как резко возрастают деформационные изменения по сравнению с исходными значениями, что может привести к ухудшению эксплуатационных характеристик шестеренного насоса.
В процессе работы шестеренного насоса его ведущая шестерня, в данном случае шестерня 1, приводится во вращение от приводного вала 10 и передает вращательное движение ведомой шестерне, в данном случае 2. При этом шестерни 1 и 2 за счет их зубчатого зацепления подразделяют рабочую камеру насоса в корпусе 11 шестеренного насоса на две отдельные полости - всасывания, сообщенную с каналом 12 подвода перекачиваемого продукта, и полость нагнетания, сообщенную с каналом 13 отвода перекачиваемого продукта. При вращении шестерен продукт, заключенный во впадинах зубьев шестерен 1 и 2, по окружности переносится из области всасывания в область нагнетания, при этом герметизация полости всасывания от полости нагнетания происходит по линии зацепления этих шестерен.
Настоящее изобретение может быть использовано в нефтегазовой, автотракторной, химической и других отраслях промышленности для перекачивания различных жидких, преимущественно агрессивных сред.