Комбинированный центробежно-шестеренный насос

Комбинированный центробежно-шестеренный насос

Реферат

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, в частности к маслонасосам системы смазки авиационных газотурбинных двигателей.

Известен комбинированный центробежно-шестеренный насос, содержащий корпус с размещенными в нем опорными подшипниками и установленные на них валы с шестернями, примыкающими с тыльной стороны к подвижным подпружиненным подпятникам и снабженными с торца, обращенного на вход насоса, предвключенными центробежными колесами (см. Патент РФ №2143592, F 04 D 13/12, 1998 г.).

Недостатком известного устройства является низкая надежность работы опорных подшипников из-за их неудовлетворительного охлаждения. Из-за наличия устройства компенсации торцовых зазоров, выполненного в виде подвижных бронзовых подпятников, поджатых пружинами к торцам шестерен, протечки масла по торцовым зазорам шестерен сведены к минимуму. Однако именно эти торцовые протечки масла (они составляют не менее 85% всех утечек масла в шестеренном насосе) используются для смазки и охлаждения опорных подшипников насосов, применяемых в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей, что значительно упрощает их конструкцию, так как позволяет отказаться от использования специальных устройств подвода и отвода смазочной и охлаждающей жидкости для опорных подшипников. Налицо явное техническое противоречие: с одной стороны, система автоматической компенсации торцовых зазоров необходима (она обеспечивает высокий КПД насоса и не требует высокой точности изготовления шестерен и колодцев в корпусе), а с другой стороны, вредна, так как снижает надежность смазки и охлаждения опорных подшипников из-за резкого снижения протока охлаждающей жидкости под небольшим перепадом давлений, в результате чего подшипники перегреваются, смазка коксуется и кокс откладывается на беговых дорожках опорных подшипников, что приводит к их ускоренному износу и, как следствие, к заклиниванию шестерен и выходу насоса из строя.

Задачей изобретения является повышение эффективности охлаждения опорных подшипников насоса за счет создания для них дополнительной системы смазки с движением масла по замкнутому контуру под действием перепада давлений, создаваемого с помощью предвключенного лопастного центробежного колеса.

Задача решается тем, что в комбинированном центробежно-шестеренном насосе, содержащем корпус с размещенными в нем опорными подшипниками и установленные в них валы с шестернями, примыкающими с тыльной стороны к подвижным подпружиненным подпятникам и снабженными с торца, обращенного на вход насоса, предвключенными центробежными колесами, подпятники подпружинены в тыльные стороны шестерен с образованием между корпусом и подпятником кольцевого канала, сообщенного через дроссельное сопротивление с полостью нагнетания насоса, причем в корпусе, по меньшей мере, за одним из опорных подшипников со стороны его торцевой поверхности выполнена изолированная камера, сообщенная через подшипник с кольцевым каналом и через каналы, выполненные в вале, с входом предвключенного центробежного колеса, при этом каналы, выполненные в вале, образованы центральным и радиальными отверстиями.

Выполнение в корпусе за опорными подшипниками со стороны их торцевой поверхности камер, сообщенных посредством каналов, выполненных в вале, с входом предвключенного центробежного колеса, позволяет создать дополнительную циркуляционную систему смазки опорных подшипников, в которой масло движется по замкнутому контуру под действием перепада давлений, создаваемого предвключенным центробежным колесом, при этом центробежная ступень насоса помимо своей основной функции - подвод масла в межзубовые впадины шестерен с перепадом давлений будет выполнять функции циркуляционного насоса для этой системы. Увеличение расхода смазки, идущего на охлаждение подшипников, понизит их температуру и исключит перегрев и коксование смазки.

Сообщение камер через кольцевой канал между корпусом и подпятником и дроссельное сопротивление с полостью нагнетания насоса позволяет оптимизировать режим охлаждения опорных подшипников, исключив переполнение их масляных полостей смазкой или, напротив, их масляное голодание, приводящие к перегреву подшипников и коксованию масла.

На чертеже представлен общий вид предлагаемого комбинированного центробежно-шестеренного насоса.

Комбинированный центробежно-шестеренный насос содержит корпус 1, в колодцах которого размещены шестерни 2 с закрепленными на них предвключенными центробежными колесами 3. С двух сторон шестерни 2 примыкают к бронзовым подпятникам 4 и 5. Подпятники 5 подвижны и подпружинены в тыльные стороны шестерен 2 так, что между корпусом 1 и подпятником 5 образован кольцевой канал 6, сообщающийся через дроссельное сопротивление - жиклер 7 с полостью нагнетания насоса. Жиклер 7 может быть выполнен в виде паза на боковой поверхности подвижного подпятника 5.

Шестерни 3 установлены на валах 8, один из которых приводной. Валы 8 расположены в опорных подшипниках 9. В корпусе 1 за подшипниками 9 с тыльных сторон шестерен 2 выполнены изолированные камеры 10, сообщающиеся через радиальные каналы 11, центральные каналы 12 и радиальные каналы 13 с входом одного из предвключенных центробежных колес 3. Каналы 11, 12 и 13 образованы центральными и радиальными отверстиями, выполненными в валах 8.

При работе насоса приводится во вращение приводной вал 8 (на чертеже верхний вал). Шестерни с предвключенными центробежными колесами 3 начинают вращаться. Масло по межлопаточным каналам предвключенных центробежных колес 3 переносится в межзубовые впадины шестерен 2 и далее в полость нагнетания, образованную между подпятниками 4, 5 и корпусом 1 в зоне, где шестерни 2 входят в зацепление, при этом незначительная часть смазки через жиклер 7 перетекает в кольцевой канал 6 и опорные подшипники 9 в камеры 10. Так как при вращении предвключенных центробежных колес 3 на их входах возникает разрежение, то нагретая от подшипников 9 смазка из камер 10 всасывается по каналам 11, 12 и 13 на вход предвключенных центробежных колес 3, где смешивается с более холодным маслом, поступающим на вход насоса, например, из маслобака и вновь попадает в межлопаточные каналы предвключенных центробежных колес 3. Весь процесс повторяется вновь.

Таким образом, центробежная ступень насоса помимо своей основной функции - подвод масла в межзубовые впадины шестерен с перепадом давлений будет выполнять функции циркуляционного насоса.

Изобретение позволяет повысить эффективность охлаждения опорных подшипников комбинированного центробежно-шестеренного насоса.

1. Комбинированный центробежно-шестеренный насос, содержащий корпус с размещенными в нем опорными подшипниками и установленные на них валы с шестернями, примыкающими с тыльной стороны к подвижным подпружиненным подпятникам и снабженными с торца, обращенного на вход насоса, предвключенными центробежными колесами, отличающийся тем, что подпятники подпружинены в тыльные стороны шестерен с образованием между корпусом и подпятником кольцевого канала, сообщенного через дроссельное сопротивление с полостью нагнетания насоса, причем в корпусе, по меньшей мере, за одним из опорных подшипников со стороны его торцевой поверхности выполнена изолированная камера, сообщенная через подшипник с кольцевым каналом и через выполненные в валу каналы с входом предвключенного центробежного колеса.

2. Комбинированный центробежно-шестеренный насос по п.1, отличающийся тем, что каналы, выполненные в валу, образованы центральным и радиальными отверстиями.