RU2567532C1

RU2567532C1 - Rotary gear pump

Info

Publication number: RU2567532C1
Application number: RU2014149862/06A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Голубов; Андрей Андреевич Пчёлкин; Вадим Георгиевич Семёнов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Уфимское моторостроительное производственное объединение" ОАО "УМПО"
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2015-11-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to pump incorporated with oil systems of gas turbine engines for supersonic aircraft flying at M>2.3 and altitude H>25 km. It differs from know designs in that the gear hub inner feed channels are arranged in two lines and inclined to gear rotation axis and provided with opposed intake holes. Intake holes of every said row of feed channels communicate with independent suction chambers in the body on both gear sides to communicate with pump inlet. Opposite row feed channel outlet holes communicate via common spaces between teeth. Suction and pressure chambers separators are fitted in the body on both sides of gears to overlap feed channel intake holes in contact with separator walls.

EFFECT: better pump altitude performances, higher pump efficiency at high gear rpm.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к насосам, применяемым в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей, предназначенных к установке на сверхзвуковые самолеты, летающие при скоростях М>2,3 и высотах Н>25 км.The invention relates to the field of engineering, in particular to pumps used in oil systems of aircraft gas turbine engines intended for installation on supersonic aircraft flying at speeds M> 2.3 and altitudes H> 25 km.

Известен центробежно-шестеренный насос, содержащий расположенные в расточках корпуса и находящиеся в зацеплении шестерни, выполненные внутри ступицы шестерен каналы подвода жидкости в межзубовые полости и закрепленные в корпусе разделители полостей всасывания и нагнетания (см. патент на изобретение RU 2484308, МПК F04C 11/00, F04D 13/12, опубл. 10.06.2013 г.).A centrifugal gear pump is known, which contains the gear bores located in the housing bores and meshed, the channels for supplying fluid to the interdental cavities inside the gear hub and the separators of the suction and discharge cavities fixed in the housing (see patent for the invention RU 2484308, IPC F04C 11/00 , F04D 13/12, published on June 10, 2013).

К недостатку известного насоса следует отнести ограничение его работы по частоте вращения шестерен. При достижении частоты вращения шестерен ~ 7000 об/мин прекращается рост производительности насоса, а при увеличении частоты вращения шестерен свыше 7000 об/мин происходит постепенное ее снижение. Причиной снижения производительности насоса является увеличенное гидравлическое сопротивление при течении жидкости в тракте «каналы подвода - межзубовые полости шестерен», связанное с недостаточной пропускной способностью каналов подвода. Центробежные силы, действующие на попадающую в каналы подвода жидкость, не в состоянии преодолеть увеличивающееся при росте частоты вращения шестерен гидросопротивление, что приводит к ухудшению заполняемости межзубовых полостей, следовательно, к снижению производительности. Также недостаточная пропускная способность каналов подвода негативно влияет на высотные характеристики насоса. На высотах Н>25 км, давление в полостях всасывания падает и становится недостаточным для преодоления гидравлического сопротивления каналов подвода.A disadvantage of the known pump is the limitation of its operation in terms of gear speed. When the gear speed reaches ~ 7000 rpm, the pump productivity stops, and when the gear speed increases above 7000 rpm, it gradually decreases. The reason for the decrease in pump performance is the increased hydraulic resistance during fluid flow in the path “inlet channels - interdental cavities of gears”, associated with insufficient throughput of the inlet channels. Centrifugal forces acting on the fluid entering the supply channels are not able to overcome the hydraulic resistance that increases with increasing speed of the gears, which leads to a deterioration in the filling of the interdental cavities, therefore, a decrease in productivity. Also, the insufficient capacity of the supply channels negatively affects the high-altitude characteristics of the pump. At altitudes of H> 25 km, the pressure in the suction cavities drops and becomes insufficient to overcome the hydraulic resistance of the supply channels.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является снижение гидросопротивления тракта «каналы подвода - межзубовые полости шестерен».The technical result, the achievement of which the invention is directed, is to reduce the hydraulic resistance of the tract "feed channels - interdental cavities of gears".

Заявленный технический результат достигается тем, что в центробежно-шестеренном насосе, содержащем расположенные в расточках корпуса и находящиеся в зацеплении шестерни, выполненные внутри ступицы шестерен каналы подвода жидкости в межзубовые полости, и закрепленные в корпусе разделители полостей всасывания и нагнетания, согласно изобретению, каналы подвода выполнены внутри ступицы шестерни в два ряда с наклоном к оси ее вращения и заборными отверстиями направленными в противоположные друг от друга стороны, причем заборные отверстия каждого ряда каналов подвода сообщены с автономными полостями всасывания, выполненными в корпусе по обеим сторонам шестерен и сообщенными с входом в насос, при этом выпускные отверстия каналов подвода противоположных рядов сообщены между собой через общие межзубовые полости, а разделители полостей всасывания и нагнетания установлены в корпусе по обеим сторонам шестерен с перекрытием заборных отверстий каналов подвода, контактирующих с внешними стенками разделителей.The claimed technical result is achieved in that in a centrifugal gear pump containing located in the bore of the housing and meshed gears, channels for supplying fluid to the interdental cavities made inside the hub of the gears, and suction and discharge cavity dividers fixed according to the invention, supply channels made inside the hub of the gear in two rows with an inclination to the axis of its rotation and intake holes directed to opposite sides of each other, and the intake holes each row of supply channels are communicated with autonomous suction cavities made in the housing on both sides of the gears and communicated with the pump inlet, while the outlet openings of the supply channels of opposite rows are interconnected through common interdental cavities, and the separators of the suction and discharge cavities are installed in the housing along on both sides of the gears with overlapping intake openings of the supply channels in contact with the outer walls of the dividers.

Выполнение каналов подвода внутри ступицы шестерен в два ряда и установка по обеим их сторонам разделителей полостей всасывания и нагнетания позволит задействовать в работе насоса обе стороны шестерен, тем самым повысив его производительность без установки дополнительных шестерен.The implementation of the supply channels inside the hub of the gears in two rows and the installation on both sides of the separators of the suction and discharge cavities will make it possible to use both sides of the gears in the pump, thereby increasing its performance without installing additional gears.

Выполнение каналов подвода с наклоном к оси вращения шестерен и заборными отверстиями, направленными в противоположные друг от друга стороны, а выпускными, сообщенными между собой через общие межзубовые полости, позволит улучшить заполнение последних при пониженном давлении в полостях всасывания, а также при частотах вращения шестерен ~ 7000 об/мин и выше.The implementation of the supply channels with an inclination to the axis of rotation of the gears and intake openings directed to opposite sides of each other, and exhaust, communicated to each other through common interdental cavities, will improve filling of the latter with reduced pressure in the suction cavities, as well as with gear speeds ~ 7000 rpm and above.

Выполнение полостей всасывания автономными позволит упростить конструкцию маслосистемы авиационных газотурбинных двигателей за счет сокращения количества маслонасосов, необходимых для откачки масла.Performing autonomous suction cavities will simplify the design of the oil system of aircraft gas turbine engines by reducing the number of oil pumps required for pumping oil.

На прилагаемых чертежах изображен заявляемый центробежно-шестеренный насос:The accompanying drawings depict the inventive centrifugal gear pump:

На фиг. 1 - продольный разрез центробежно-шестеренного насосаIn FIG. 1 is a longitudinal section of a centrifugal gear pump

На фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1In FIG. 2 is a section AA of FIG. one

Центробежно-шестеренный насос содержит корпус, состоящий из трех частей - передней 1, средней 2 и задней 3, скрепленных между собой болтами. В расточках средней части 2 корпуса расположены находящиеся в зацеплении шестерни 4, 5, установленные на валах 6, 7, причем вал 6 приводной. В передней 1 и задней 3 частях корпуса перед торцами шестерен 4, 5 выполнены автономные полости всасывания 8, 9, сообщенные с входом в насос. В ступицах шестерен 4, 5 с обеих сторон под межзубовыми полостями соосно вырезаны расточки 10, 11 и просверлены два ряда каналов подвода 12, 13 с наклоном к оси вращения шестерен, сообщающие межзубовые полости через расточки с полостями всасывания 8, 9. Между передней 1 и средней 2, а также между средней 2 и задней 3 частями корпуса зафиксированы подпятники 14, 15 с выполненными за одно целое с ними разделителями 16, 17. Разделители 16, 17, установлены внутри расточек 10, 11 в ступице шестерен 4, 5, с перекрытием заборных отверстий 18, 19, каналов подвода 12, 13, контактирующих с внешними стенками разделителей. Выпускные отверстия 20, 21 каналов подвода 12, 13 сообщены между собой через общие межзубовые полости шестерен 4, 5.The centrifugal gear pump contains a housing consisting of three parts - front 1, middle 2 and rear 3, bolted together. In the bores of the middle part 2 of the body are located gears 4, 5 located on the shafts, mounted on the shafts 6, 7, and the drive shaft 6. In the front 1 and rear 3 parts of the housing in front of the ends of the gears 4, 5, autonomous suction cavities 8, 9 are made, connected to the pump inlet. In the hubs of gears 4, 5, bores 10, 11 are coaxially cut under the interdental cavities on both sides and two rows of feed channels 12, 13 are drilled with an inclination to the axis of rotation of the gears, communicating the interdental cavities through bores with suction cavities 8, 9. Between the front 1 and the middle 2, and also between the middle 2 and the back 3 parts of the housing fixed thrust bearings 14, 15 with dividers 16, 17 made in one piece with them. The dividers 16, 17 are installed inside the bores 10, 11 in the gear hub 4, 5, with overlapping intake holes 18, 19, supply channels 12, 13, contact separators with external walls. Outlets 20, 21 of the supply channels 12, 13 are interconnected through common interdental cavities of gears 4, 5.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При работе насоса приводится во вращение вал 6. Так как шестерни 4, 5 соединены через шлицы с валами 6, 7 и находятся в зацеплении между собой, они также начинают вращаться. Первоначально масло самотеком от входа в насос поступает одновременно в две автономные полости всасывания 8, 9, откуда попадает в расточки 10, 11 в ступицах шестерен 4, 5 и заполняет те каналы подвода 12, 13, в которых заборные отверстия 18, 19 не перекрыты внешней боковой стенкой разделителей 16, 17. При вращении шестерен 4, 5 на находящееся в каналах подвода 12, 13 масло начнет действовать центробежная сила, способствующая его перетеканию из каналов подвода в межзубовые полости шестерен, при этом часть заборных отверстий 18, 19 перекрывается внешней боковой стенкой разделителей 16, 17 и находящееся в межзубовых полостях масло переносится зубьями шестерен в полость нагнетания 22, откуда на выход насоса оно попадает вследствие вытеснения его зубьями одной шестерни из межзубовой полости другой шестерни. При дальнейшем вращении шестерен 4, 5 освобождающиеся от масла межзубовые полости вновь наполняются, так как у каналов подвода 12, 13 снова раскрываются заборные отверстия 18, 19 и далее в ходе работы насоса описанный процесс повторяется.When the pump is running, shaft 6 is driven into rotation. Since gears 4, 5 are connected through splines with shafts 6, 7 and are engaged with each other, they also begin to rotate. Initially, oil by gravity from the pump inlet enters simultaneously into two autonomous suction cavities 8, 9, from where it enters the bores 10, 11 in the hubs of gears 4, 5 and fills those supply channels 12, 13 in which the intake openings 18, 19 are not blocked by an external the side wall of the dividers 16, 17. When the gears 4, 5 rotate, the centrifugal force acting on the oil located in the feed channels 12, 13 starts to flow from the feed channels into the interdental cavities of the gears, while some of the intake holes 18, 19 overlap laterally the first wall of the separators 16, 17 and the oil located in the interdental cavities is transferred by the teeth of the gears to the injection cavity 22, from where it enters the pump outlet due to the displacement of one gear by the teeth from the interdental cavity of the other gear. With further rotation of the gears 4, 5, the interdental cavities that are freed from oil are again filled, since the intake channels 18, 19 again open at the supply channels 12, 13 and then the process is repeated during the operation of the pump.

Реализация изобретения позволит улучшить высотные характеристики насоса, а также повысить его производительность на частотах вращения шестерен ~ 7000 об/мин и выше, за счет снижения гидросопротивления тракта «каналы подвода - межзубовые полости шестерен».The implementation of the invention will improve the high-altitude characteristics of the pump, as well as increase its productivity at gear speeds of ~ 7000 rpm and higher, by reducing the hydraulic resistance of the path "feed channels - interdental cavities of gears".

Claims

A centrifugal-gear pump containing located in the bores of the housing and meshed gears, channels for supplying fluid into the interdental cavities made inside the gear hub and separators of the suction and discharge cavities fixed in the housing, characterized in that the supply ducts are made in two rows in the gear hub tilted to the axis of its rotation and intake holes directed to opposite sides of each other, moreover, the intake holes of each row of supply channels are connected with autonomous polo suction ducts made in the housing on both sides of the gears and communicated with the pump inlet, while the outlet openings of the channels for supplying opposite rows are communicated to each other through common interdental cavities, and the separators of the suction and discharge cavities are installed in the housing on both sides of the gears with the intake openings overlapping supply channels in contact with the outer walls of the separators.