close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7646

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7646
(13) C1
(19)
(46) 2005.12.30
(12)
7
(51) F 04C 2/08
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС
(21) Номер заявки: a 20011136
(22) 2001.12.28
(43) 2003.06.30
(71) Заявитель: Пушкин Сергей Ольгердович; Толстой Александр Владимирович (BY)
(72) Авторы: Пушкин Сергей Ольгердович; Толстой Александр Владимирович (BY)
(73) Патентообладатель: Пушкин Сергей
Ольгердович; Толстой Александр Владимирович (BY)
(56) BY 3309 C1, 2000.
SU 1779783 A1, 1992.
SU 1691552 A1, 1993.
SU 1528959 A1, 1989.
RU 2063553 C1, 1996.
BY 7646 C1 2005.12.30
(57)
1. Шестеренный насос, содержащий корпус, в цилиндрических расточках которого
размещены шестерни внешнего зацепления, верхнюю и нижнюю торцевые крышки с
входным и выходным каналами и поводок, связанный с ведущей шестерней, причем ведущая и ведомая шестерни расположены на осях, запрессованных в отверстия нижней
крышки, отличающийся тем, что ведущая шестерня расположена также на оси, жестко
соединенной с верхней крышкой.
2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что упомянутая ось выполнена полой, и на торце, обращенном внутрь шестерни, имеет выточку, в которой размещено неподвижное
кольцо торцевого уплотнения.
3. Насос по п. 2, отличающийся тем, что поводок полностью размещен в полой оси.
Фиг. 1
BY 7646 C1 2005.12.30
Изобретение относится к области гидравлики и может найти применение в объемных
насосах.
Наряду с повышением долговечности насосов в химической промышленности высокие требования предъявляются к их безотказности и герметичности, а также технологичности конструкции при изготовлении и ремонте. Наибольший экономический эффект от
удачных конструктивных решений получается при эксплуатации насосов из нержавеющих и быстрорежущих сталей, выпускаемых большими сериями. Такие насосы серии НШ
выпускаются специализированными предприятиями химического машиностроения, например, Каменским машиностроительным заводом (КМЗ), (Украина).
Известен шестеренный насос типа 11НШ-ЗИ5 Каменского машиностроительного завода, выпускаемый согласно ТУ 92-02.22-060-90, 1990 г. Насос содержит нижнюю и верхнюю торцевые крышки, корпус, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления, причем ведущая жестко соединена с валом, опирающимся на
поверхности расточек в верхней и нижней торцевых крышках, а ведомая расположена на
оси, запрессованной в отверстие нижней торцевой крышки, корпус торцевого уплотнения
с отверстием для вала и уплотнительным узлом и системой каналов подвода и отвода рабочей среды, жестко соединенный с верхней торцевой крышкой. Приводной вал насоса
выполнен ступенчатым для осевой фиксации вала в насосе при работе.
В целях экономии дорогостоящих материалов (быстрорежущих сталей) нижняя и
верхняя торцевые крышки изготовлены достаточно тонкими (в данном насосе 7 и 5 мм
соответственно). Кроме этого, в нижней крышке с целью герметизации насоса отверстие
под вал выполнено глухим. Все это обусловливает меньшую площадь контакта шеек вала
с соответствующими радиальными опорами в торцевых крышках в сравнении с площадью
контакта ведомой шестерни с осью. Таким образом, конструкция насоса является неравнопрочной и предопределяет более быстрый износ радиальных опор ведущей шестерни, а
следовательно и ее износ по наружному диаметру, и соответствующей расточки в корпусе.
Во-вторых, износ радиальных опор ведущей шестерни в нижней и верхней торцевых
крышках происходит неравномерно из-за консольной схемы нагружения вала (приводная
шестерня размещена на одном конце вала насоса). Это является причиной выработки перекошенной ведущей шестерней (как фрезой) углублений в верхней и нижней крышках
насоса. Кроме этого, перекос одной (ведущей) шестерни неизбежно влечет перекос и второй (ведомой), что приводит к нарушению правильного пятна контакта зубьев сопряженных шестерен и способствует износу оси на "корсет" с сопутствующей выработкой углублений на внутренних плоскостях крышек насоса, аналогичных как и от ведущей шестерни.
В третьих, все колебания привода насоса передаются ведущей шестерне и инициируют непредсказуемые вибрации, особенно у изношенного насоса, т.е. интенсифицируют
его износ.
Итак, неравнопрочная конструктивная схема насоса определяет значительно больший
износ радиальных опор ведущей шестерни, соответствующей расточки в корпусе, выработки на плоскостях торцевых крышек из-за перекоса шестерен и, как следствие, значительное снижение герметичности полости высокого давления (нагнетания), т.е. потерю
работоспособности насоса.
Сказанное выше подтверждено результатами обмеров геометрических параметров деталей изношенных насосов 11НШ-ЗИ5.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой конструкции является
насос согласно патенту РБ 3309, 2000.
Насос содержит корпус, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни
внешнего зацепления, верхнюю и нижнюю торцевые крышки с входным и выходным каналами, причем ведущая и ведомая шестерни расположены на осях, запрессованных в отверстия нижней крышки, а ведущая непосредственно связана с поводком, расположенным
на свободном конце оси. При этом поводок выполнен в виде стакана, установлен с воз2
BY 7646 C1 2005.12.30
можностью вращения и осевого перемещения и соединен с ведущей шестерней посредством выступов на его торце и впадин на торце шестерни. Кроме того, поводок внешней
стороной дна опирается на кольцо из антифрикционного материала, установленное в расточке верхней крышки.
Такая компановка насоса несколько приближает его к равнопрочной конструкции. Вопервых, схема установки шестерен становится аналогичной, хотя и не однородной. Вовторых, протяженность контакта опорных поверхностей ведущей и ведомой шестерен с
радиальными опорами почти выравнивается. В-третьих, независимый привод не передает
вибрации на ведущую шестерню. Кроме этого, конструкция становится более компактной.
Однако ведущая шестерня расположена на оси, закрепленной консольно в нижней
плите насоса. Следует отметить, что в конструкции насоса-прототипа обе оси установлены консольно на нижней плите. Но в собранном насосе ось, на которой размещена ведомая шестерня, вторым концом устанавливается в отверстие в верхней плите с минимальным зазором. Т.е. практически схема установки этой оси в насосе двухопорная. В то же
время поводок одевается на вторую ось и размещается в расточке верхней плиты со значительно большими зазорами - для обеспечения его подвижности (суммарные зазоры двух
сопряжений достигают 50-80 мкм). При работе насоса радиальная сила (а ее значение в
этом насосе при давлении рабочего тела 30-40 атм достигает 1000-1500 кг) воздействует
на ведущую шестерню и отгибает консольно закрепленную ось. При этом шестерня торцами зубьев вырабатывает (как фрезой) канавки на плоскостях верхней и нижней крышек
насоса. Это приводит к образованию значительных эксплуатационных каналов между полостями высокого и низкого давления в насосе и соответствующего перетекания рабочего
тела, обусловливающего потерю рабочего давления и производительности насоса. Наклоненная ось изнашивается на конус (со стороны поводка значительно больше, чем около
нижней крышки - разница достигает 100-150 мкм у изношенного насоса). В то же время
ось под ведомой шестерней изнашивается практически одинаково по всей длине. В результате смещения (наклона) оси под ведущей шестерней поводок, размещенный на ее
шейке, также наклоняется. При этом нарушается правильность его работы, и появляются
течи через отверстие в верхней крышке под поводок.
Таким образом, консольное расположение оси под ведущую шестерню в насосепрототипе является конструктивным недостатком, снижающим его долговечность и
ухудшающим герметичность в процессе эксплуатации. Практика эксплуатации 300-400
насосов такой конструкции за последние 2-3 года подтверждает сделанные выводы.
Задачей настоящего изобретения является повышение долговечности, компактности,
технологичности и сохранение герметичности при эксплуатации насоса.
Поставленная задача решена в насосе, содержащем корпус, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления, верхнюю и нижнюю торцевые
крышки с входным и выходным каналами и поводок, связанный с ведущей шестерней,
причем ведущая и ведомая шестерни расположены на осях, запрессованных в отверстия
нижней крышки, причем ведущая шестерня расположена также на оси, жестко соединенной с верхней крышкой.
При этом упомянутая ось выполнена полой, и на торце, обращенном внутрь шестерни,
имеет выточку, в которой размещено неподвижное кольцо торцевого уплотнения.
Кроме этого, поводок полностью размещен в полой оси.
На фиг. 1 показан шестеренный насос в продольном разрезе, на фиг. 2 - разрез A-A
фиг. 1, на фиг. 3 - вид Б фиг. 1.
Шестеренный насос состоит из нижней торцевой крышки 1, корпуса 2 и верхней торцевой крышки 3. В цилиндрических расточках корпуса 2 размещены ведущая шестерня 4
и ведомая 5. Шестерня 5 расположена на оси 6, запрессованной одной из цапф в отверстие
нижней крышки 1. Вторая цапфа оси 6 размещена в расточке верхней крышки 3 с минимальным гарантированным зазором (выполняет роль штифта и второй опоры). Ведущая
шестерня 4 размещена на осях 7 и 8, запрессованных цапфами соответственно в крышки 1
3
BY 7646 C1 2005.12.30
и 3. Внутри оси 8 находится составной поводок, состоящий из цапфы 9 и тарелки 10, свободно сопряженных между собой. Антифрикционное кольцо 11 неподвижно закреплено
на дне выточки в оси 8. Тарелка 10 плоским торцом обращена к кольцу 11, а шипом связана подвижным соединением с диском 12. Диск 12 имеет два диаметрально противоположных полуцилиндрических периферийных гнезда, в которые помещены круглые шпонки
13. В середине посадочного отверстия ведущей шестерни 4 выполнены полуцилиндрические карманы для размещения половинок цилиндрических шпонок 13, выступающих за
габариты диска 12. В верхней торцевой крышке 3 выполнены каналы 14 и 15 для входа и
выхода рабочего тела соответственно.
Размерные цепи вдоль общей оси деталей 7 и 8 для ведущей шестерни 4, цапфы 9, тарелки 10, кольца 11, диска 12, шпонок 13 и самих осей 7 и 8 построены таким образом, что
цапфа 9 и тарелка 10 имеют возможность свободно перемещаться вдоль оси деталей 7 и 8
(цапфа 9 от выпадения может быть снабжена стопорным кольцом (на фиг. 1 не показано),
и поэтому движение для нее возможно лишь внутрь насоса). При движении внутрь насоса
тарелка 10 нижним торцем упирается в плоскость диска 12, а диск 12 расположен на торце
оси 7. Диск 12 имеет сопряжение с гарантированным боковым зазором со шпонками 13.
Поэтому его смещение вдоль оси деталей 7 и 8 не влияет на положение ведущей шестерни
4. При движении тарелки 10 в направлении из насоса она верхним торцем упирается в
кольцо 11, запрессованное в выточку в оси 8.
При работе насоса обе шестерни 4 и 5 согласованно вращаются на осях 6, 7 и 8 и переносят рабочее тело во впадинах зубьев из полости всасывания в полость нагнетания,
которые сообщены соответственно с каналами 14 и 15.
В полости нагнетания рабочее тело вытесняется из впадин зубьев шестерен 4 и 5 зубьями сопряженной шестерни. Часть сжатого рабочего тела по каналам (фиг. 1), выполненным на внутренней поверхности крышек 1 и 3 и наружной поверхности осей 6, 7 и 8, поступает в зазор между шестерней и осями и смазывает их контактирующие поверхности, а
также подается в зазор между торцами двух осей 7 и 8 и поджимает вращающуюся тарелку 10 развитым торцем к неподвижному кольцу 11 из антифрикционного материала. Таким образом, создается постоянно замкнутое торцевое уплотнение, в котором по мере износа торцов тарелки 10 и кольца 11 тарелка 10 подается сжатым рабочим телом в
направлении износа.
Таким образом, предлагаемая конструкция насоса обладает более жесткой конструкцией за счет того, что ведущая шестерня установлена на двух одинаковых осях, обращенных внутрь нее и неподвижно соединенных с торцевыми крышками. Поэтому такую схему установки шестерни можно по праву назвать двухопорной. Кроме этого, насос
становится равнопрочным, потому что не только протяженность опорных поверхностей
ведущей и ведомой шестерен практически уравнивается, но и качество (тип) радиальных
опор становится одинаковым.
Следует отметить, что предложенная конструктивная схема делает насос еще более
компактным. Обусловлено это тем, что радиальные опоры расположены внутри шестерен,
а поводок с торцевым уплотнением полностью размещен внутри одной из радиальных
опор ведущей шестерни. Поэтому торцевые крышки можно выполнить достаточно тонкими. Тогда сам насос получается меньшим по высоте и более легким. Независимый и разделенный привод сохранен по принципиальному устройству таким же, как и у насосапрототипа. Все детали и соединения выполнены в виде простых и свободно сопрягаемых
поверхностей.
Таким образом, предложенная конструкция насоса является более долговечной за счет
повышения конструктивной жесткости и прочности, технологичной на стадиях изготовления и ремонта в силу сборной конструкции поводка, легкосъемных радиальных опор,
унификации верхней и нижней торцевой крышек и компактной (т.е. менее материалоемкой), сохранив при этом высокую герметичность, независимость и раздельность привода
ведущей шестерни.
4
BY 7646 C1 2005.12.30
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
139 Кб
Теги
by7646, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа