RU2660228C1 - Two-section centrifugal and gear pump - Google Patents

Abstract

FIELD: motors and pumps.

SUBSTANCE: invention relates to the aircraft engine construction and concerns the used in the aircraft gas turbine engines oil systems pump device. Two-section centrifugal-gear pump contains body made in the form of forming the closed cavity two half-connector members. Inside the cavity connected to each other covers are installed with a gap, docked with the corresponding half-connector members and forming isolated from each other chambers with them. In the chambers the each section engaged gears installed in pairs on two common shafts are located, with the formation of suction and discharge cavities connected to the working fluid supply and withdrawal channels, respectively. Closed cavity in the housing between the covers is communicated with any section suction cavity by means of the channel formed in any of half-connector members.

EFFECT: invention is aimed at improving the pump reliability by the oil stagnation elimination, which enters the housing closed cavity between the covers during the pump operation, by its pumping out organization from the latter.

4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к авиадвигателестроению и касается устройства центробежно-шестеренного насоса, используемого в маслосистемах авиационных газотурбинных двигателей.The invention relates to aircraft engine manufacturing and relates to a centrifugal gear pump used in oil systems of aircraft gas turbine engines.

Известен двухсекционный центробежно-шестеренный насос, содержащий корпус, выполненный в виде двух полуразъемов, образующих замкнутую полость, внутри которой с зазором между собой установлены крышки, состыкованные с соответствующими полуразъемами и образующие с ними изолированные друг от друга камеры, в которых попарно размещены установленные на двух общих валах находящиеся в зацеплении шестерни каждой секции с образованием полостей всасывания и нагнетания, сообщенных соответственно с каналами подвода и отвода рабочей жидкости (RU 2250393, опубл. 20.04.2005. Бюл. №11).Known two-section centrifugal gear pump containing a housing made in the form of two half-connectors forming a closed cavity, inside of which with a gap there are installed covers that are joined with the corresponding half-connectors and forming chambers isolated from each other, in which they are installed in pairs mounted on two the common shafts are engaged gears of each section with the formation of the suction and discharge cavities, respectively communicated with the channels for supplying and discharging the working fluid (RU 22503 93, publ. 04/20/2005. Bull. No. 11).

К недостатку известного насоса следует отнести перегрев масла в замкнутой полости корпуса между крышками. При длительной работе насоса протечки масла через зазоры в шестернях насоса скапливаются в упомянутой замкнутой полости, что приводит к переполнению ее маслом, которое начинает нагреваться вследствие тепловыделения в подшипниках. Перегрев масла приводит к появлению в нем продуктов разложения (кокса, смол, лака и др.), которые, попадая на беговые дорожки подшипников, затрудняют вращение тел качения, что приводит к их заклиниванию и, как следствие, поломке насоса.The disadvantage of this pump is the overheating of oil in a closed cavity of the housing between the covers. During prolonged operation of the pump, oil leaks through the gaps in the gears of the pump accumulate in the aforementioned closed cavity, which leads to its overflow with oil, which begins to heat up due to heat generation in the bearings. Overheating of the oil leads to the appearance of decomposition products (coke, resins, varnish, etc.) in it, which, getting on the treadmills of the bearings, hinder the rotation of the rolling elements, which leads to their jamming and, as a result, breakdown of the pump.

Использование специальной дренажной емкости для слива масла из замкнутой полости корпуса между крышками усложняет конструкцию маслосистемы и увеличивает ее массу. Эксплуатация двигателя усложняется, так как дренажную емкость необходимо периодически опоражнивать, а собранное в нем масло утилизировать. Другой недостаток известного насоса - низкая надежность работы при подключении секций к масляным полостям двигателя с разным давлением суфлирования из-за перетечки части масла через полость нагнетания одной секции в полость всасывания другой секции, сообщенной с масляной полостью с более низким давлением суфлирования в ней. Также к недостатку известного насоса следует отнести и ограниченную функциональную возможность, так как он обеспечивает откачку масла только из двух точек маслосистемы, поэтому для обеспечения откачки из всех четырех точек (передняя, промежуточная и задняя опоры двигателя, а также коробка приводов агрегатов) потребуется установка дополнительного двухсекционного центробежно-шестеренного насоса, что усложняет конструкцию двигателя и увеличивает его массу.The use of a special drainage tank for draining oil from a closed cavity of the housing between the covers complicates the design of the oil system and increases its mass. The operation of the engine is complicated, since the drainage tank must be periodically emptied and the oil collected in it must be disposed of. Another disadvantage of the known pump is its low reliability when connecting sections to the engine oil cavities with different venting pressures due to the flow of a part of the oil through the injection cavity of one section into the suction cavity of the other section in communication with the oil cavity with a lower venting pressure in it. Also, a disadvantage of the known pump should be attributed to limited functionality, since it provides pumping oil from only two points of the oil system, therefore, to ensure pumping from all four points (front, intermediate and rear engine mounts, as well as the unit drive box), an additional two-section centrifugal gear pump, which complicates the design of the engine and increases its mass.

Задача изобретения - повышение надежности работы насоса, за счет исключения застоя масла в замкнутой полости корпуса между крышками.The objective of the invention is to increase the reliability of the pump, by eliminating stagnation of oil in a closed cavity of the housing between the covers.

Указанная задача решается тем, что в двухсекционном центробежно-шестеренном насосе, содержащем корпус, выполненный в виде двух полуразъемов, образующих замкнутую полость, внутри которой с зазором между собой установлены крышки, состыкованные с соответствующими полуразъемами и образующие с ними изолированные друг от друга камеры, в которых попарно размещены установленные на двух общих валах находящиеся в зацеплении шестерни каждой секции с образованием полостей всасывания и нагнетания, сообщенных соответственно с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, согласно заявленному изобретению замкнутая полость в корпусе между крышками сообщена с полостью всасывания любой секции посредством канала, выполненного в любом из полуразъемов. Кроме того, в канале, сообщающем замкнутую полость в корпусе между крышками с полостью всасывания любой секции, установлен регулируемый жиклер; полости нагнетания секций подключены к индивидуальным каналам отвода рабочей жидкости; полость всасывания, по меньшей мере, одной секции разделена на две изолированные друг от друга части, сообщенные с входом соответствующих шестерен и подключенные индивидуальными каналами подвода рабочей жидкости.This problem is solved by the fact that in a two-section centrifugal-gear pump containing a housing made in the form of two half-connectors forming a closed cavity, inside of which there are installed covers with a gap between them, joined with the corresponding half-connectors and forming chambers isolated from each other, in which are placed in pairs mounted on two common shafts, gears of each section engaged with the formation of suction and discharge cavities, respectively communicated with supply channels and about a fluid inlet, according to the claimed invention, a closed cavity in the housing between the covers is in communication with the suction cavity of any section through a channel made in any of the half-connectors. In addition, in the channel communicating the closed cavity in the housing between the covers with the suction cavity of any section, an adjustable nozzle is installed; section injection cavities are connected to individual channels for discharging the working fluid; the suction cavity of at least one section is divided into two parts isolated from each other, communicated with the input of the corresponding gears and connected by individual channels for supplying the working fluid.

Сообщение замкнутой полости в корпусе насоса между крышками с полостью всасывания любой секции посредством канала, выполненного в любом из полуразъемов, позволит ликвидировать застой рабочей жидкости в указанной полости, организовав его откачку из последней к полости всасывания любой секции за счет перепада давления между ними. Это также улучшит охлаждение подшипников, что позволит избежать их заклинивание. Указанные эффекты в целом повысят надежность работы насоса.The message of the closed cavity in the pump housing between the covers with the suction cavity of any section by means of a channel made in any of the half-sockets allows eliminating the stagnation of the working fluid in this cavity by organizing its pumping from the latter to the suction cavity of any section due to the pressure differential between them. This will also improve the cooling of the bearings, thus avoiding seizing them. These effects will generally increase the reliability of the pump.

Установка в канале, сообщающем замкнутую полость в корпусе между крышками с полостью всасывания любой секции, регулируемого жиклера позволит отрегулировать оптимальную величину перепада давлений между указанными полостями, обеспечив баланс циркуляции между ними рабочей жидкости.Installation in the channel communicating the closed cavity in the housing between the covers with the suction cavity of any section, an adjustable nozzle will allow you to adjust the optimal pressure drop between the specified cavities, ensuring a balance of circulation between the working fluid.

Подключение полостей нагнетания секций насоса к индивидуальным каналам отвода рабочей жидкости позволит исключить влияние разности давлений суфлирования в полостях всасывания секций насоса на его производительность.The connection of the injection cavities of the pump sections to the individual channels for discharging the working fluid will make it possible to exclude the effect of the difference of the venting pressure in the suction cavities of the pump sections on its performance.

Разделение полости всасывания, по меньшей мере, одной секции насоса на две изолированные друг от друга части, сообщенные с входом соответствующих шестерен, и подключение их индивидуальными каналами подвода рабочей жидкости позволит расширить функциональные возможности насоса за счет увеличения количества точек подключения к насосу.The separation of the suction cavity of at least one section of the pump into two parts isolated from each other, communicated with the input of the corresponding gears, and connecting them with individual channels for supplying the working fluid will expand the functionality of the pump by increasing the number of points of connection to the pump.

Сущность заявленного изобретения поясняется фигурами 1,2.The essence of the claimed invention is illustrated by figures 1,2.

На фиг. 1 изображен продольный разрез двухсекционного центробежно-шестеренного насоса.In FIG. 1 shows a longitudinal section of a two-section centrifugal gear pump.

На фиг. 2 изображено сечение А-А.In FIG. 2 shows a section AA.

Двухсекционный центробежно-шестеренный насос содержит корпус, выполненный в виде двух полуразъемов 1, 2, образующих замкнутую полость 3, внутри которой с зазором между собой установлены крышки 4, состыкованные с соответствующими полуразъемами 1, 2 и образующие с ними изолированные друг от друга камеры 5, 6, в которых попарно размещены находящиеся в зацеплении шестерни 7 каждой секции, установленные на двух общих валах 8, 9, один из которых приводной, в описываемом варианте исполнения это общий вал 9. Шестерни 7 образуют в соответствующих камерах полости всасывания 10, 11, 12, 13 и нагнетания 14, 15, при этом в описываемом варианте исполнения полости всасывания выполнены изолированными друг от друга для каждой из шестерен и подключены к индивидуальным каналам подвода 16, выполненным соосно соответствующим шестерням. Полости нагнетания 14, 15 отделены друг от друга и подключены к индивидуальным каналам отвода 17, 18 соответственно. Относительно конструкции прототипа, разделение полостей нагнетания достигнуто установкой в их соединяющем канале 19 глухой перегородки 20. В любом из полуразъемов 1, 2 выполнен канал 21, сообщающий замкнутую полость 3 в корпусе между крышками 4 с полостью всасывания любой секции. В описываемом варианте исполнения канал 21 выполнен в полуразъеме 2 и сообщает замкнутую полость 3 в корпусе между крышками 4 с полостью всасывания 13, при этом в канале 21 установлен регулируемый жиклер 22, проходное сечение которого должно быть в два раза больше суммарного сечения торцевых и радиальных зазоров всех четырех шестерен 7. Относительно конструкции прототипа, доступ к входному отверстию канала 21 реализован через отверстие 23 в крышке 4 полуразъема 2, при этом в качестве отверстия в крышке может использоваться одно из существующих отверстий под соединительный элемент 24 при условии его соосности и соразмерности с входным отверстием канала 21.The two-section centrifugal gear pump contains a housing made in the form of two half-connectors 1, 2, forming a closed cavity 3, inside of which there are covers 4 installed with a gap between them, joined with the corresponding half-connectors 1, 2 and forming chambers 5 isolated from each other, 6, in which the gears 7 of each section located in gears are mounted in pairs, mounted on two common shafts 8, 9, one of which is drive, in the described embodiment, this is a common shaft 9. The gears 7 form in the respective chambers olosti suction 10, 11, 12, 13 and discharge 14, 15, while in the described embodiment, the suction cavity formed isolated from each other for each of the pinions and connected to individual feed channels 16 formed coaxially with respective pinions. The injection cavities 14, 15 are separated from each other and connected to individual channels of the outlet 17, 18, respectively. Regarding the design of the prototype, the separation of the injection cavities is achieved by installing a blind partition 20 in their connecting channel 19. A channel 21 is made in any of the half-connectors 1, 2, which communicates a closed cavity 3 in the housing between the covers 4 with a suction cavity of any section. In the described embodiment, the channel 21 is made in half-connector 2 and communicates a closed cavity 3 in the housing between the covers 4 with the suction cavity 13, while an adjustable nozzle 22 is installed in the channel 21, the passage section of which should be twice the total cross-section of the end and radial clearances all four gears 7. Regarding the design of the prototype, access to the inlet of the channel 21 is realized through the hole 23 in the cover 4 of the half-connector 2, while one of the existing ERSTU a connecting member 24 provided it coaxiality and proportionality with the input duct hole 21.

Работа двухсекционного центробежно-шестеренного насоса согласно предлагаемому изобретению осуществляется следующим образом.The work of a two-section centrifugal gear pump according to the invention is as follows.

При работе насоса приводной вал 9 приводит во вращение кинематически связанные между собой шестерни 7. Масло (рабочая жидкость) по каналам подвода 16 попадает в полости всасывания 10, 11, 12, 13 двух секций насоса и поступает на вход шестерен 7, которые переправляют его в полости нагнетания 14, 15, разделенные перегородкой 20. Из полостей нагнетания 14, 15 масло по соответствующим каналам отвода 17, 18 попадает к потребителю. При вращении шестерен 7 часть масла по торцевым и радиальным зазорам между шестернями 7 и крышками 4 с полуразъемами 1, 2 через опорные подшипники 25 попадает в замкнутую полость 3, которая сообщена через канал 21 с жиклером 22 с полостью всасывания 13. Поэтому, когда при вращении шестерен 7 в полости всасывания 13 возникнет разрежение, то между ней и замкнутой полостью 3 образуется перепад давлений, под действием которого масло из замкнутой полости 3 через жиклер 22 в канале 21 будет перетекать в полость всасывания 13, что предотвратит скапливание масла в замкнутой полости 3 корпуса. При изменении оптимальной величины проходного сечения жиклера 22, например при его резком увеличении, происходит выравнивание давлений в полости всасывания 13 и замкнутой полости 3, в результате чего падает перепад давления между ними, приводя к нарушению баланса подачи и расхода масла в замкнутой полости 3, то есть скоплению в ней масла. При резком уменьшении проходного сечения жиклера 22 гидросопротивление в канале 21 становится больше гидросопротивления радиальных и торцевых зазоров в шестернях 7, что также приводит к нарушению баланса подачи и расхода масла в замкнутой полости 3.When the pump is operating, the drive shaft 9 drives the kinematically connected gears 7. The oil (working fluid) through the inlet channels 16 enters the suction cavity 10, 11, 12, 13 of two sections of the pump and enters the gear input 7, which redirect it to injection cavities 14, 15, separated by a partition 20. From the injection cavities 14, 15, oil passes to the consumer through the corresponding exhaust channels 17, 18. When the gears 7 rotate, part of the oil along the end and radial clearances between the gears 7 and the covers 4 with half connectors 1, 2, through the thrust bearings 25, enters the closed cavity 3, which is communicated through the channel 21 with the nozzle 22 with the suction cavity 13. Therefore, when rotating gears 7 in the suction cavity 13 there will be a vacuum, then a pressure differential is formed between it and the closed cavity 3, under which the oil from the closed cavity 3 through the nozzle 22 in the channel 21 will flow into the suction cavity 13, which will prevent the accumulation of oil in the closed cavity 3 of the body. When changing the optimal passage size of the nozzle 22, for example, when it increases sharply, the pressures in the suction cavity 13 and the closed cavity 3 equalize, as a result of which the pressure drop between them drops, leading to an imbalance in the flow and oil flow in the closed cavity 3, then there is an accumulation of oil in it. With a sharp decrease in the orifice of the nozzle 22, the hydraulic resistance in the channel 21 becomes greater than the hydraulic resistance of the radial and end clearances in the gears 7, which also leads to an imbalance in the flow and oil flow in the closed cavity 3.

Claims (4)

1. Двухсекционный центробежно-шестеренный насос, содержащий корпус, выполненный в виде двух полуразъемов, образующих замкнутую полость, внутри которой с зазором между собой установлены крышки, состыкованные с соответствующими полуразъемами и образующие с ними изолированные друг от друга камеры, в которых попарно размещены установленные на двух общих валах находящиеся в зацеплении шестерни каждой секции с образованием полостей всасывания и нагнетания, сообщенных соответственно с каналами подвода и отвода рабочей жидкости, отличающийся тем, что замкнутая полость в корпусе между крышками сообщена с полостью всасывания любой секции посредством канала, выполненного в любом из полуразъемов.1. A two-section centrifugal-gear pump, comprising a housing made in the form of two half-connectors forming a closed cavity, inside of which there are installed covers with a gap between them, joined with the corresponding half-connectors and forming chambers isolated from each other, in which they are installed in pairs two common shafts engaged gears of each section with the formation of suction and discharge cavities, respectively connected with the channels for supplying and discharging the working fluid, I mean that a closed cavity in the housing between the covers is in communication with the suction cavity of any section through a channel made in any of the half-connectors. 2. Двухсекционный центробежно-шестеренный насос по п. 1, отличающийся тем, что в канале, сообщающем замкнутую полость в корпусе между крышками с полостью всасывания любой секции, установлен регулируемый жиклер.2. A two-section centrifugal gear pump according to claim 1, characterized in that an adjustable nozzle is installed in the channel communicating the closed cavity in the housing between the covers with the suction cavity of any section. 3. Двухсекционный центробежно-шестеренный насос по п. 1, отличающийся тем, что полости нагнетания секций подключены к индивидуальным каналам отвода рабочей жидкости.3. A two-section centrifugal-gear pump according to claim 1, characterized in that the injection cavities of the sections are connected to individual channels for discharging the working fluid. 4. Двухсекционный центробежно-шестеренный насос по п. 1, отличающийся тем, что полость всасывания, по меньшей мере, одной секции разделена на две изолированные друг от друга части, сообщенные с входом соответствующих шестерен и подключенные индивидуальными каналами подвода рабочей жидкости.4. The two-section centrifugal gear pump according to claim 1, characterized in that the suction cavity of at least one section is divided into two parts isolated from each other, communicated with the input of the corresponding gears and connected by individual channels for supplying the working fluid.

Images