ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС

ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС


RU (11) 2278300 (13) C1

(51) МПК
F04C 2/08 (2006.01) 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2005116676/06 
(22) Дата подачи заявки: 2005.06.01 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2005.06.01 
(45) Опубликовано: 2006.06.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 39653 U1, 10.08.2004. WO 2004/101836 А2, 25.11.2004. ЕР 0866224 А1, 23.09.1998. JP 57148084 A, 13.09.1982. JP 2000027771 А, 25.01.2000. 
(72) Автор(ы): Миньков Дмитрий Васильевич (RU); Логинов Владимир Тихонович (RU); Лакунин Владимир Юрьевич (RU); Слугин Иван Васильевич (RU); Башкиров Олег Михайлович (RU); Миньков Максим Дмитриевич (RU); Донцов Александр Михайлович (RU) 
(73) Патентообладатель(и): ООО "Научно-производственное объединение "Орион ВДМ" (RU) 
Адрес для переписки: 346426, Ростовская обл., г. Новочеркасск, Ростовское ш., 929 км., ООО Научно-производственное объединение "Орион ВДМ" 

(54) ШЕСТЕРЕННЫЙ НАСОС

Изобретение относится к машиностроению, в частности к шестеренным насосам с внешним зацеплением. Шестеренный насос содержит корпус насоса из самосмазывающегося материала с выполненными в нем каналом подвода перекачиваемого продукта, каналом отвода перекачиваемого продукта и опорным отверстием для приводного вала, верхнюю крышку шестеренного механизма, корпус шестеренного механизма с ведущей и ведомой шестернями с внешним зацеплением, нижнюю опорную пластину и приводной вал насоса с уплотнительной шайбой. Корпус насоса выполнен из самосмазывающегося композиционного материала с полиамидной матрицей, включающего (мас.%) пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислой очистки №158 - от 12 до 16, графит С-1 - от 6 до 10, лецитин - от 1 до 2 и полигексаметиленсебациамид - остальное. Расстояние между выходным отверстием канала подвода перекачиваемой среды и входным отверстием канала отвода перекачиваемой среды составляет от 0,6 до 0,7 от наружного диаметра ведущей шестерни. Диаметр каналов подвода и отвода перекачиваемой среды составляет от 0,18 до 0,2 от наружного диаметра ведущей шестерни. Расстояние между указанными каналами в корпусе насоса составляет от 1,5 до 2,0 диаметров каналов. В результате достигается снижение скорости изнашивания приводного вала при повышении долговечности срока службы шестеренного насоса и расширении эксплуатационных возможностей насоса. 2 ил. 




ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к машиностроению, в частности к шестеренным насосам с внешним зацеплением, и может быть использовано для перекачивания и дозировки нефти, бензина, дизельного топлива и других жидких сред, а также в гидравлических системах тракторов, комбайнов, экскаваторов, сельскохозяйственных, дорожно-строительных и других машин для создания избыточного давления.

Известен шестеренный насос, содержащий корпус, в цилиндрических расточках которого размещены шестерни внешнего зацепления с цапфами, установленными в подшипниках скольжения, торцевые компенсаторы с манжетами, сопряженные с торцевыми поверхностями шестерен, образующими с расточками корпуса камеры всасывания и нагнетания, каналы подвода и отвода перекачиваемой жидкости и полости для смазки подшипников, участки которых, расположенные со стороны торцевых поверхностей шестерен, соединены с камерой всасывания каналами, выполненными на торцевой поверхности компенсаторов, при этом канал подвода выполнен сужающимся, а участки полости, расположенные с противоположных от торцевых поверхностей шестерен сторон, соединены дополнительными каналами с каналом подвода (см., SU, авторское свидетельство №1125407, кл. F 04 С 2/00, 23.11.1984.

Известная конструкция имеет ограниченные эксплуатационные возможности из-за быстрого износа подшипниковых узлов, повышенного коэффициента трения в зоне контакта цапф шестерен с подшипниками скольжения, недостаточной смазки поверхностей контакта цапф шестерен и отверстий подшипников и неравномерного прижима торцев шестерен к поверхностям торцевых компенсаторов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является шестеренный насос, содержащий корпус насоса из самосмазывающегося материала с выполненными в нем каналом для подвода перекачиваемого продукта, каналом для отвода перекачиваемого продукта и опорным отверстием для приводного вала, верхнюю крышку шестеренного механизма, корпус шестеренного механизма с ведущей и ведомой шестернями с внешним зацеплением, нижнюю опорную пластину и приводной вал насоса с уплотнительной шайбой (см., RU полезная модель №39653, кл. F 04 В 17/00, 10.08.2004).

Надежность и долговечность данного насоса резко зависит от агрессивности перекачиваемого продукта. Например, при перекачивании полимерного раствора - электролита для изготовления искусственного волокна, ввиду наличия в нем хлористого водорода и соляной кислоты, наблюдается выход из строя насоса по причинам:

- изнашивания приводного вала корпуса из-за его электрохимической коррозии, интенсифицированной трением;

- изнашивание приводного вала приводит к изменению геометрии сопряжений шестеренного механизма насоса, что приводит к изменению режимов трения, а именно изменяется режим трения пар ведущая шестерня - верхняя крышка, ведущая шестерня - нижняя опорная пластина и ведущая шестерня - корпус шестеренного механизма.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является снижение скорости изнашивания приводного вала.

Техническим результатом является повышение долговечности срока службы шестеренного насоса и расширение эксплуатационных возможностей насоса.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что шестеренный насос содержит корпус насоса из самосмазывающегося материала с выполненными в нем каналом подвода перекачиваемого продукта, каналом отвода перекачиваемого продукта и опорным отверстием для приводного вала, верхнюю крышку шестеренного механизма, корпус шестеренного механизма с ведущей и ведомой шестернями с внешним зацеплением, нижнюю опорную пластину и приводной вал насоса с уплотнительной шайбой, при этом корпус насоса выполнен из самосмазывающегося композиционного материала с полиамидной матрицей, включающего (мас.%): пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислой очистки №158 - от 12 до 16, графит С-1 - от 6 до 10, лецитин - от 1 до 2 и полигексаметиленсебациамид - остальное, при этом расстояние между выходным отверстием канала подвода перекачиваемой среды и входным отверстием канала отвода перекачиваемой среды составляет от 0,6 до 0,7 от наружного диаметра ведущей шестерни, диаметр каналов подвода и отвода перекачиваемой среды составляет от 0,18 до 0,2 от наружного диаметра ведущей шестерни, а расстояние между указанными каналами в корпусе насоса составляет от 1,5 до 2,0 диаметров каналов.

В ходе проведенного исследования было установлено, что изнашивание приводного вала приводит к его перекосу. Перекос возникает в результате давления шестерни привода на установленную консольно на конце приводного вала шестерню насоса, вращающую приводной вал. Перекос вала вызывает перекос ведущей шестерни. Нарушается режим "плавания" ведущей шестерни. Все это приводит к усилению коррозионно-механического изнашивания сопряжений ведущая шестерня - нижняя опорная пластина, ведущая шестерня - верхняя крышка шестеренного механизма, ведущая шестерня - корпус шестеренного механизма. Термин "плавание" взят в кавычки в связи с тем, что гарантированный зазор между ведущей и ведомой шестернями обычно составляет 0,005-0,009 мм.

Использование в качестве материала корпуса вместо материала "Маслянит" самосмазывающегося композиционного материала с полиамидной матрицей, включающего (мас.%): пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислой очистки №158 - от 12 до 16, графит С-1 - от 6 до 10, лецитин - от 1 до 2 и полигексаметиленсебациамид - остальное, позволяет резко снизить процессы анодного растворения металла, из которого изготовлен приводной вал насоса.

Кроме того, представилась возможность упростить конструкцию шестеренного насоса путем исключения из конструкции металлической пластины для поджатия корпуса к верхней крышке шестеренного механизма. Новый самосмазывающийся материал, обладает хорошими физико-механическими характеристиками, что позволяет закрепить шестеренный механизм насоса непосредственно на корпусе насоса путем высверливания в корпусе насоса крепежных отверстий, нарезания в них резьбы и прикручивания шестеренного механизма к корпусу насоса с помощью 6-ти болтов, установленных вдоль периметра корпуса шестеренного механизма. В то же время необходимо, чтобы расстояние между выходным отверстием канала подвода перекачиваемой среды и входным отверстием канала отвода перекачиваемой среды составляло от 0,6 до 0,7 от наружного диаметра ведущей шестерни, диаметр каналов подвода и отвода перекачиваемой среды составлял от 0,18 до 0,2 от наружного диаметра ведущей шестерни, а расстояние между указанными каналами в корпусе насоса составляло от 1,5 до 2,0 диаметров каналов. Конструкция шестеренного насоса позволяет отказаться от организации, как самостоятельного элемента конструкции, камер всасывания и нагнетания. Их роль выполняют выходной участок канала подвода перекачиваемой среды и входной участок канала отвода перекачиваемой среды, выполненные в корпусе шестеренного механизма. При увеличении расстояния больше 0,7 от наружного диаметра ведущей шестерни снижается количество захватываемой перекачиваемой среды, что ведет к снижению производительности, а при выполнении этого расстояния менее чем 0,6 от наружного диаметра ведущей шестерни снижается степень сжатия перекачиваемой среды. При выполнении диаметра каналов подвода и отвода перекачиваемой среды менее 0,18 от наружного диаметра ведущей шестерни гидравлическое сопротивление каналов приводит к снижению производительности насоса ниже расчетной, а выполнение указанных каналов выше 0,2 приводит к снижению прочности корпуса насоса ниже допустимой величины, что требует увеличения размеров корпуса. Исходя из прочностных характеристик, минимальное расстояние между указанными выше каналами в корпусе насоса должно составлять не менее 1,5 диаметров каналов, а выполнение этого расстояния более 2,0 диаметров каналов нецелесообразно, так как при этом растут габариты корпуса насоса, что приводит к ухудшению массогабаритных характеристик шестеренного насоса и росту его стоимости.

Результаты испытания шестеренного насоса позволяют судить о высокой эффективности описанной конструкции. Срок эксплуатации шестеренного насоса в сравнении со сроком эксплуатации известной конструкции увеличился в 1,2-1,5 раз. При этом появилась возможность использовать валы вышедших из строя насосов по причине изнашивания их шестерен, корпуса шестеренного механизма, нижней опорной пластины и верхней крышки шестеренного механизма повторно.

На фиг.1 представлен продольный разрез шестеренного насоса и на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Шестеренный насос содержит корпус 1 насоса из самосмазывающегося материала с выполненными в нем каналом 2 подвода перекачиваемого продукта, каналом 3 отвода перекачиваемого продукта и опорным отверстием для приводного вала 4, верхнюю крышку 5 шестеренного механизма, корпус 6 шестеренного механизма с ведущей 7 и ведомой 8 шестернями с внешним зацеплением, нижнюю опорную пластину 9 и приводной вал 4 насоса с уплотнительной шайбой 10. Корпус 1 насоса выполнен из самосмазывающегося композиционного материала с полиамидной матрицей, включающего (мас.%): пластичную смазку на основе авиационного масла сернокислой очистки №158 - от 12 до 16, графит С-1 - от 6 до 10, лецитин - от 1 до 2 и полигексаметиленсебациамид - остальное. Расстояние L между выходным отверстием канала 2 подвода перекачиваемой среды и входным отверстием канала 3 отвода перекачиваемой среды составляет от 0,6 до 0,7 от наружного диаметра D ведущей шестерни 7, диаметр d каналов 2 и 3 подвода и отвода перекачиваемой среды составляет от 0,18 до 0,2 от наружного D диаметра ведущей шестерни 7, а расстояние l между указанными каналами 2 и 3 в корпусе 1 насоса составляет от 1,5 до 2,0 диаметров d каналов 2 и 3.

Шестеренный насос работает следующим образом.

От шестерни 11 привода приводится во вращение приводной вал 4 и жестко соединенная с ним ведущая шестерня 7. Ведущая шестерня 7 вращает находящуюся с ней в зацеплении ведомую шестерню 8. При вращении шестерен 7 и 8 перекачиваемая жидкая среда захватывается зубьями шестерен 7 и 8 и в межзубовых впадинах переносится из канала 2 подвода перекачиваемого продукта в канал 3 отвода перекачиваемого продукта. Поскольку насос приводится во вращение в одну сторону, то только один профиль, называемый "рабочей поверхностью" каждого зуба ведущей шестерни 7, взаимодействует с соответствующей рабочей поверхностью зуба другой - ведомой шестерни 8. Во время работы насоса существуют периоды, когда две рабочих поверхности ведущей шестерни 7 находятся в контакте с двумя рабочими поверхностями на другой - ведомой шестерни 8. В результате между нерабочими поверхностями образуется межзубовый запираемый объем, в котором перекачиваемый продукт переносится из зоны всасывания - канала 2 подвода в зону нагнетания - канал 3 отвода.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтегазовой, автотракторной, химической и других отраслях промышленности для перекачки различных жидких сред.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


Шестеренный насос, содержащий корпус насоса из самосмазывающегося материала с выполненными в нем каналом подвода перекачиваемого продукта, каналом отвода перекачиваемого продукта и опорным отверстием для приводного вала, верхнюю крышку шестеренного механизма, корпус шестеренного механизма с ведущей и ведомой шестернями с внешним зацеплением, нижнюю опорную пластину и приводной вал насоса с уплотнительной шайбой, отличающийся тем, что корпус насоса выполнен из самосмазывающегося композиционного материала с полиамидной матрицей, включающего, мас.%, пластичную смазку на основе авиационного масла серно-кислой очистки №158 - от 12 до 16, графит С-1 - от 6 до 10, лецитин - от 1 до 2 и полигексаметиленсебациамид - остальное, при этом расстояние между выходным отверстием канала подвода перекачиваемой среды и входным отверстием канала отвода перекачиваемой среды составляет от 0,6 до 0,7 от наружного диаметра ведущей шестерни, диаметр каналов подвода и отвода перекачиваемой среды составляет от 0,18 до 0,2 от наружного диаметра ведущей шестерни, а расстояние между указанными каналами в корпусе насоса составляет от 1,5 до 2,0 диаметров каналов.








ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru