ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС С ВНУТРЕННИМ ЗАЦЕПЛЕНИЕМ ШЕСТЕРЕН

Предложение относится к области машиностроения, в частности к насосам, применяемым в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей.
Известен шестеренный маслонасос с внутренним зацеплением шестерен, содержащий корпус с расположенной в нем в опорных подшипниках внутренней шестерней с внешними зубьями, поверх которой с эксцентриситетом установлена находящаяся с ней в зацеплении внешняя шестерня с внутренними зубьями и разделительный элемент полостей всасывания и нагнетания (Т.М. Башта «Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем», Москва, Машиностроение, 1974 г., с. 351, рис. 134).
Известный насос пригоден для работы при частотах вращения до 5000 об/мин, что недостаточно для использования его в маслосистеме авиационного газотурбинного двигателя (ГТД), особенно в тех местах, где привод насоса осуществляется напрямую от ротора двигателя, частота вращения которого превышает 10000 об/мин.
Объясняется указанный недостаток тем, что в известном насосе подвод масла в межзубовые впадины при вращении шестерен осуществляется с внешней стороны в направлении от периферии к центру, либо со стороны торца шестерен и центробежные силы, действующие на масло во впадинах, препятствуют его заполнению межзубовых впадин, что снижает объемный КПД насоса. К другому недостатку известного насоса можно отнести отсутствие гидравлической, либо механической компенсации торцового зазора в шестернях, что также снижает объемный КПД и ухудшает его высотные характеристики (зависимость производительности насоса от высоты полеты самолета).
Техническим результатом, на достижение которого направлено предложение, является повышение объемного КПД шестеренного насоса с внутренним зацеплением шестерен.
Заявленный технический результат достигается тем, что в шестеренном насосе с внутренним зацеплением шестерен, содержащем корпус с расположенной в нем в опорных подшипниках внутренней шестерней с внешними зубьями, поверх которой с эксцентриситетом установлена находящаяся с ней в зацеплении внешняя шестерня с внутренними зубьями и разделительный элемент полостей всасывания и нагнетания, согласно предложению, в теле внутренней шестерни выполнены центральная расточка и радиальные каналы с выходными отверстиями в область межзубовых впадин, а разделительный элемент размещен внутри центральной расточки внутренней шестерни перед заборными отверстиями радиальных каналов и снабжен боковым окном, сообщающим полость всасывания через радиальные каналы с межзубовыми впадинами, причем разделительный элемент установлен в корпусе с возможностью свободного хода вдоль оси внутренней шестерни и подпружинен в направлении последней, а между разделительным элементом и корпусом установлено радиальное уплотнение.
Установка разделительного элемента, снабженного боковым окном, внутри центральной расточки внутренней шестерни с торца, обращенного на вход насоса, и перед заборными отверстиями радиальных каналов с выходными отверстиями в области межзубовых впадин, позволит организовать направление потока масла в направлении от центра к периферии внутренней шестерни. При такой организации потока, развивающиеся при вращении шестерен центробежные силы, действующие на масло в радиальных каналах, не будут препятствовать его заполнению межзубовых впадин, что, в свою очередь, позволит снять ограничение по частоте вращения и осуществлять привод насоса напрямую от вала авиационного ГТД.
Выполнение разделительного элемента подпружиненным и подвижным вдоль оси внутренней шестерни позволит прижать торец разделительного элемента к торцу внутренней шестерни, обеспечив частичную пружинную компенсацию торцовых зазоров насоса за счет внутренней шестерни.
Установка радиального уплотнения между корпусом и разделительным элементом позволит уменьшить протечки масла при работе насоса.
На чертежах изображен заявляемый Шестеренный насос с внутренним зацеплением шестерен:
На фиг. 1 - продольный разрез шестеренного насоса с внутренним зацеплением шестерен
На фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1
Шестеренный насос с внутренним зацеплением шестерен содержит корпус 1 с расположенной в нем в опорных подшипниках 2 внутренней шестерней 3, поверх которой с эксцентриситетом «е» установлена в подшипнике скольжения 4 находящаяся с ней в зацеплении внешняя шестерня 5. В теле внутренней шестерни 3 выполнены центральная расточка 6 и радиальные каналы 7 с выходными отверстиями 8 в область межзубовых впадин. Разделительный элемент 9 полостей всасывания 10 и нагнетания 11 установлен с возможностью хода «h» вдоль оси внутренней шестерни 3 и с помощью пружины 12 поджат в подпятник 13, установленный в центральную расточку 6 внутренней шестерни 3, а между разделительным элементом 9 и корпусом 1 установлено радиальное уплотнение 14. Кроме того разделительный элемент 9 установлен перед заборными отверстиями 15 радиальных каналов 7 и снабжен боковым окном 16, сообщающим полость всасывания 10 через радиальные каналы 7 с межзубовыми впадинами.
Устройство работает следующим образом.
При работе шестеренного насоса с внутренним зацеплением шестерен приводится во вращение расположенная в опорных подшипниках 2 внутренняя шестерня 3, выполненная за одно целое с приводной рессорой, которая приводит во вращение находящуюся с ней в зацеплении внешнюю шестерню 5, при этом наружная стенка последней будет проворачиваться в подшипнике скольжения 4. Под действием усилия пружины 12 разделительный элемент 9 смещается по оси внутренней шестерни 3 в направлении последней, поджимаясь своим торцем к подпятнику 13 сокращая утечку масла через торцевой зазор насоса до минимума. Масло из полости всасывания 10 через боковое окно 16 в разделительном элементе 9 будет попадать в межзубовое пространство шестерен 3 и 5 через радиальные каналы 7. При вращении внутренней шестерни 3 на масло находящееся в радиальных каналах 7 будет действовать центробежная сила способствующая заполнению межзубовых впадин. Протечки масла из полости нагнетания 11 в полость всасывания 10 из-за подвижности разделительного элемента 9 относительно корпуса 1 будут блокированы радиальным уплотнением 14.
Реализация предложения позволит повысить объемный КПД шестеренного насоса с внутренним зацеплением шестерен и сделает возможным осуществлять его привод напрямую от ротора двигателя, частота вращения которого превышает 10000 об/мин.