КОМБИНИРОВАННЫЙ ЦЕНТРОБЕЖНО-ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС
COMBINED CENTRIFUGAL GEAR WHEEL PUMP

Изобретение относится к области машиностроения и касается насосов, применяемых в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей для подачи и откачки масла.
Известен комбинированный центробежно-шестеренный насос (патент RU 2287087, МПК F04D 13/12, F04C 11/00 опубл. 10.11.2006 г.), содержащий установленные в колодцах корпуса и находящие в зацеплении шестерни, у которых у ножек зубьев выполнены кольцевые проточки с расположенными в них разделителями полостей всасывания и нагнетания, а на торцах, обращенных на вход, закреплены предвключенные центробежные крыльчатки. Данный насос не позволяет увеличить подачу масла без изменения геометрических параметров зубчатого зацепления (модуль зуба, ширина шестерни, диаметр начальной окружности) и частоты вращения.
Ширина шестерни (длина зуба) имеет не только технологические ограничения, так как при большой частоте вращения (центробежно-шестеренные насосы работают на частотах вращения свыше 10000 об/мин) ухудшается полнота заполнения жидкостью межзубовых впадин при прохождении ими зоны всасывания. Неполное заполнение межзубовых впадин приводит к возникновению пульсаций давления на выходе из насоса и даже к гидравлическим ударам. Для улучшения заполнения межзубовых впадин можно использовать подвод масла по обеим сторонам шестерен, однако это значительно усложняет конструкцию центробежно-шестеренного насоса и увеличивает его массу, что недопустимо для насоса, используемого в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей (ГТД). Увеличение числа зубьев в шестерне насоса приводит к увеличению его габаритов и массы.
Задача изобретения заключается в увеличении подачи комбинированного центробежно-шестеренного насоса без изменения геометрических параметров шестеренного зацепления и без увеличения частоты его вращения.
Указанная задача решается тем, что в комбинированном центробежно-шестеренном насосе, содержащем расположенные в расточках корпуса и находящиеся в зацеплении шестерни, у которых у ножек зубьев выполнены кольцевые проточки с расположенными в них разделителями полостей всасывания и нагнетания, а на торцах, обращенных на вход, установлены предвключенные центробежные крыльчатки, согласно изобретению в расточке корпуса расположена находящаяся в зацеплении с соседними и снабженная предвключенной центробежной крыльчаткой, по меньшей мере, одна дополнительная шестерня, а в местах входа в зацепление с дополнительной шестерней и выхода из зацепления с ней образованы дополнительные полости всасывания и нагнетания, причем у шестерен, находящихся в двойном зацеплении, в кольцевой проточке у ножек зубьев установлены два разделителя полостей всасывания и нагнетания, между которыми образованы всасывающие каналы. Кроме того, входные каналы выполнены независимыми друг от друга; полости нагнетания сообщены с общим отводящим каналом.
Благодаря тому, что шестерня, находящаяся в двойном зацеплении, будет участвовать в переносе рабочей жидкости одновременно к двум зонам нагнетания, подача насоса возрастает приблизительно в два раза. (Например, трехроторный комбинированный центробежно-шестеренный насос обеспечивает приблизительно такую же подачу, как два двухроторных комбинированных центробежно-шестеренных насоса.)
Установка в кольцевой проточке у ножек зубьев шестерен, находящихся в двойном зацеплении, двух разделителей полостей всасывания и нагнетания с образованием всасывающих каналов позволяет организовать две полости всасывания и обеспечить к ним подвод рабочей жидкости.
Выполнение входных каналов независимыми друг от друга позволяет обеспечить откачку рабочей жидкости из разных точек при условии, что гидравлическое сопротивление подводящих трубопроводов отличается незначительно.
Сообщение полостей нагнетания с общим отводящим каналом позволяет упростить поставку рабочей жидкости к потребителю.
На фиг.1 - продольный разрез трехроторного комбинированного центробежно-шестеренного насоса.
На фиг.2 - разрез А-А фиг.1.
Комбинированный центробежно-шестеренный насос содержит корпус 1 в расточках которого установлены шестерни 2 и дополнительная шестерня 3, являющаяся центральной. Все шестерни с торца, обращенного на вход, снабжены предвключенными центробежными крыльчатками 4. В каждой шестерне у ножек зубьев выполнены одинаковые кольцевые проточки 5, в которых установлены разделители 6 полостей всасывания 7 и нагнетания 8, в кольцевой проточке 5 центральной шестерни 3 таких разделителей установлено два с образованием всасывающих каналов 9.
При работе насоса крутящий момент от приводного вала передается центральной дополнительной шестерне 3, а от нее находящимся с ней в зацеплении шестерням 2. Вместе с шестернями приходят во вращение закрепленные на их торцах предвключенные центробежные крыльчатки 4. Под действием развиваемого крыльчатками 4 напора рабочая жидкость с трех входов корпуса 1 из зон всасывания 7 будет поступать в межзубовые впадины через межлопаточные каналы крыльчаток и кольцевые проточки 5 в шестернях 2, 3 и переноситься к зонам нагнетания 8, откуда через общий отводящий канал поставляется потребителю. Полости всасывания 7 отделены от полостей нагнетания 8 разделителями 6, а для дополнительной шестерни 3 разделители выполняют также роль разделителя полости всасывания, организуя подачу рабочей жидкости через всасывающие каналы 9 одновременно к двум полостям нагнетания 8.
Реализация изобретения позволит увеличить подачу комбинированного центробежно-шестеренного насоса без изменения геометрических параметров шестеренного зацепления и без увеличения частоты его вращения, что упрощает конструкцию маслосистемы авиационного ГТД за счет сокращения количества насосов, потребных для откачки масла, и, кроме того, уменьшается масса двигателя.