Насос (варианты)

(51)7 01 19/00, 01 1/28 ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к гидравлическим насосам и содержит насосный механизм (12), имеющий приводной вал (16) и входной вал (50), а также гибкое соединение, такое, как шлицевое, образованное между внутренним концом входного вала (50) и наружным концом приводного вала (16). Корпус (30) полностью охватывает приводной вал (16), а герметизирующее уплотнение (74) расположено между корпусом (30) и входным валом (50). Опорный подшипник (72) передает аксиальные усилия на входной вал (50) к корпусу (30). Это устройство обеспечивает сбалансированные гидравлические усилия на оба конца (18, 20) приводного вала (16), тем самым уменьшая трение и износ. 12471 Настоящее изобретение относится к насосам, таким, как гидравлический насос, и особенно к насосу, который поддерживает сбалансированные аксиальные усилия на насосном механизме даже в случае высоких входных и выходных давлений. Гидравлическая система, описанная в патенте США 5916139, включает насос, силовой привод и резервуар. В одном варианте работы вход насоса связан с резервуаром, а выход присоединен к силовому приводу. В другом варианте работы вход насоса соединен с силовым приводом, а выход - с резервуаром. Эта система сталкивает относительно высокие жидкостные давления как на входе насоса, так с на выходе. Как разъясняется в патенте США 5916139, такие давления могут проявиться в нежелательных аксиальных нагрузках на насосный механизм вследствие высокого внутреннего давления насоса. Насос, раскрытый в патенте США 5916139, решает эту потенциальную проблему наличием герметизирующих уплотнений на обоих концах приводного вала насоса. Таким образом,гидравлические аксиальные силы на приводном валу сбалансированы, и трение и общий износ уменьшены. Один потенциальный недостаток насоса, проиллюстрированного в патенте США 5916139, заключается в том, что требуется два герметизирующих уплотнения для вала. К тому же при некоторых обстоятельствах манжетные уплотнения такого типа, как это показано в патенте США 5916139,могут быть причиной износа на уплотненном валу и протечек. Настоящее изобретение направлено на создание усовершенствованного насоса, который хорошо подходит для использования в случаях наличия высоких внутренних давлений насоса и который устраняет потенциальные недостатки, описанные выше. Предпочтительное усовершенствование, описанное ниже, включает насосный механизм, имеющий приводной вал. Приводной вал соединен с входным валом насоса через гибкое соединение, такое, как шлицевое соединение. Приводной вал охвачен корпусом, и этот корпус удерживает приводной вал и входной вал для вращения. Герметизирующее уплотнение, такое, как механическое уплотнение, расположено между корпусом и входным валом. Опорный подшипник также расположен между корпусом и входным валом. Гибкое соединение передает жидкостное давление внутри корпуса к наружному концу приводного вала. Таким образом, жидкостное давление на наружном конце приводного вала создает тенденцию для балансировки жидкостного давления на внутреннем конце приводного вала,посредством чего уменьшаются или устраняются асимметричные аксиальные нагрузки. Приведенный выше абзац не направлен на ограничение объема заявленного изобретения. Краткое описание чертежей- на фиг. 1 показан вид насоса в поперечном сечении, который составляет предпочтительное выполнение заявляемого изобретения 2- на фиг. 2 - вид в поперечном сечении по линии 2-2 фиг. 1- на фиг. 3 - увеличенный вид частей входного вала, механического уплотнения и опорных подшипников на фиг. 1. Детальное описание наиболее предпочтительных воплощений. Фиг. 1 и 2 показывают, соответственно, виды поперечного сечения насоса 10, который включает насосный механизм 12. В этом выполнении насосный механизм 12 включает шестеренчатую систему, содержащую приводную шестерню 14, смонтированную на приводном шестеренчатом валу 16, имеющем внутренний конец 18 и наружный конец 20. Приводная шестерня 14 находится в зубчатом зацеплении с ведомой шестерней 22, которая смонтирована на ведомом шестеренчатом валу 24, имеющем внутренний конец 26 и наружный конец 28. Как лучше показано на фиг. 2, насос 10 включает корпус 30, имеющий первую часть 32, которая определяет внутренний входной проход 34 и наружный проход 36 в сообщении с шестеренчатой камерой 38. Шестерни 14 и 22 смонтированы для вращения в шестеренчатой камере посредством втулок 40, в которых размещены валы 16 и 24 (фиг. 1). Втулки 40 удерживаются на месте амортизационными пластинами 42, размещенными рядом с внутренними стопорными пластинами 44. Также предусмотрен вкладыш 46, который удерживается на месте наружной стопорной пластиной 48. Внутренние стопорные пластины 44 и амортизационные пластины 42 традиционно используются в шестеренчатых насосах и хорошо известны специалисту в этой области. Амортизационные пластины 42 могут быть, например, выполнены из латуни, а внутренние стопорные пластины 44 могут быть выполнены из стали. Как показано на фиг. 1, насос 10 также включает входной вал 50, имеющий внутренний конец 52 и наружный конец 54. Внутренний конец 52 образует ступицу 56, и ступица 56 поддерживает радиально проходящий фланец 58. В этом воплощении наружный конец 20 приводного шестеренчатого вала 16 имеет первую шлицевую поверхность, а ступица 56 имеет вторую шлицевую поверхность, имеющую форму для соединения и зацепления с первой шлицевой поверхностью. Шлицевые поверхности приводного шестеренчатого вала 16 и входного вала 50 образуют гибкое соединение между двумя валами. Даже если не требуется,в этом воплощении приводной шестеренчатый вал 16 формирует плечо 60 между приводной шестерней 14 и наружным концом 20. Корпус 30 также включает вторую часть 64, которая поддерживает входной вал 50 для вращения. Радиальные подшипники 70 смонтированы между входным валом 50 и второй частью 64 корпуса 30. Опорный подшипник 72 смонтирован между фланцем 58 и второй частью 64 корпуса 30. Между входным валом 50 и второй частью 64 корпуса 30 также смонтировано герметичное уплотнение, такое, как механическое уплотнение 74. 12471 Фиг. 3 показывает в увеличенном виде механическое уплотнение 74 фиг. 1. Уплотнение 74 включает стопор 92. уплотненный со второй частью 64 корпуса 30 (не показан на фиг. 3). Стопор 92 удерживает первый кольцевой уплотняющий элемент 96,который проходит вокруг входного вала 50. Уплотнение 74 также включает второй стопор 94, уплотненный к входному валу 50. Второй стопор 94 удерживает второй кольцевой уплотняющий элемент 98 в скользящем уплотняющем контакте с первым уплотняющим элементом 96 посредством пружин 100. Механические уплотнения, такие, как уплотнение 74, хорошо известны специалисту в этой области. Пригодное уплотнение может быть приобретено у компании Джона Крана (Канзас Сити, Миссури). Краевое уплотнение 78 смонтировано между входным валом 50 и второй частью 64 корпуса 30. Выделяющее влагу отверстие 76 сформировано во второй части 64 между механическим уплотнением 74 и краевым уплотнением 78 (фиг. 1). Особенное воплощение, показанное на чертежах,также включает управляющий контрольный клапан 80, который исполняет функцию клапана 16 вышеупомянутого патента США 5916139. Являясь полезным в некоторых применениях, управляющий контрольный клапан 80 и байпасный клапан 82 не являются существенными аспектами этого изобретения. В корпусе 30 имеется камера 90, в которой вращается ступица 56. Жидкостное давление в камере 90, по существу, равно жидкостному давлению в других частях насоса, как, например, на смежных внутренних концах 18 и 26 валов 16 и 24. Гибкое соединение, содержащее шлицевые поверхности приводного шестеренчатого вала 16 и входного вала 50, формирует относительно свободное соединение,которое гарантирует, что гидравлическое давление в камере 90 передано к крайней концевой поверхности приводного шестеренчатого вала 16. В примере по фиг. 1 отсылочное обозначение А 1 использовано для зоны внутреннего конца 18 приводного шестеренчатого вала 16. Зона А 1 также равна зоне внутреннего конца 26 и зоне наружного конца 28 ведомого шестеренчатого вала 24. Отсылочное обозначение А 2 использовано для зоны плеча 60, и обозначение А 3 использовано для зоны наружного конца 20 приводного шестеренчатого вала 16. Во всех случаях зоны измерены в плане, поперечном к продольной оси соответствующих валов. Должно быть понятно, что зона А 1 равна сумме зоны А 2 и зоны А 3. В то время, как все зоны 1, А 2 и А 3 находятся, по существу, под одним и тем же гидравлическим давлением внутри насоса 10, аксиальные гидравлические усилия на приводной вал 16, по существу, сбалансированы. Аксиальные гидравлические усилия на входном валу 50 передаются посредством опорного подшипника 72, что, по существу, уменьшает износ и трение. Благодаря шлицевой связи между приводным валом 16 и входным валом 50, обеспечивается аксиальное, а также ограниченное радиальное движение между ними, приводной шестеренчатый вал 16 и приводная шестер ня 14 свободны, чтобы плавать в корпусе 30 таким путем, при котором сводится к минимуму износ и трение. В то время, как оба конца приводного шестеренчатою вала 16 и оба конца ведомого шестеренчатого вала 24 размещены внутри корпуса и находятся под внутренним гидравлическим давлением насоса, аксиальные усилия на этих валах сбалансированы, и износ и трение сведены до минимума. Одно существенное преимущество насоса 10 заключается в том, что он работает эффективно и надежно даже когда подвержен высокому давлению у входного прохода 34. Например, насос 10 может быть использован в гидравлической системе, описанной в патенте США 5916139. В этой системе давление в резервуаре выборочно приложено к входу насоса, чтобы существенно уменьшить силу, необходимую для приведения в работу насоса. В обычных насосах высокое давление на входе может выразиться в нежелательных аксиальных нагрузках на насосный механизм вследствие высокого внутреннего давления насоса. Насос 10 преодолевает эту проблему путем балансировки аксиальных усилий на шестеренчатые валы, как описано выше. Насос 10 пригоден для использования в широком многообразии случаев и не ограничен для особых применений, описанных выше. Конечно, должно быть понятно, что множество изменений и модификаций может быть сделано в предпочтительном воплощении, описанном выше. Это изобретение не ограничено для использования в шестеренчатых насосах, а может быть применено и в других типах насосов, включая насосы, использующие насосные механизмы лопастного или поршневого типа. Шлицевое соединение между входным валом 50 и приводным валом 16 является только одним примером гибкого соединения. Могут быть использованы и другие гибкие соединения, включая, например,цепочные сцепки и гибкие соединения, известные под торговыми названиями Броунинг, Пара-флекс и Лавджой. Опорный подшипник 72, показанный на чертежах, является только одним примером опорного подшипника, при этом могут быть применены и другие опорные подшипники, например, вместо шариковых подшипников или подшипников втулочного типа могут быть использованы роликовые подшипники. Также опорный подшипник может быть сформирован как часть радиального подшипника. Опорный подшипник может быть размещен в других местах вдоль входного вала, нежели размещение, показанное на чертежах. Например, опорный подшипник может быть скомбинирован с радиальным подшипником и размешен в любом желаемом месте вдоль входного вала. Подобным образом шариковые подшипники, радиальные подшипники втулочного типа или другие типы роликовых подшипников могут быть заменены иллюстрированными радиальными подшипниками. 3 12471 Механическое уплотнение 74 может быть заменено герметичными уплотнениями другого типа,включая, например, манжетные уплотнения. Использование термина герметичное уплотнение предназначено, чтобы определить уплотнение, способное уплотнить гидравлический поток, сжатый до давления, по меньшей мере, в 35,162 кг/см 2. Корпус 30 показан в предпочтительном исполнении как включающий две отдельные части, удерживаемые вместе резьбовым соединением. Конечно,нужно иметь в виду, что первая и вторая части корпуса могут быть выполнены как единая целая конструкция, когда используются отдельные элементы,связь между первой и второй частями корпуса может быть размещена в любой желаемой точке, чтобы облегчить изготовление и сборку. Приведенное детальное описание раскрывает только некоторые из множества форм, которые может принять заявляемое изобретение. По этой причине это легальное описание пояснено посредством чертежа и не ограничено. В формуле приведены пункты, включающие все эквиваленты, которые предназначены, чтобы определить объем этого изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Насос, содержащий насосный механизм,имеющий приводной вал, содержащий внутренний и наружный концы, входной вал, содержащий внутренний конец и наружный конец, герметичное уплотнение, отличающийся тем, что, он содержит гибкое соединение, образованное между внутренним концом входного вала и наружным концом приводного вала, корпус, расположенный вокруг гибкого соединения, наружного конца приводного вала и внутреннего конца входного вала, опорный подшипник, расположенный между корпусом и входным валом, при этом указанное герметичное уплотнение расположено между корпусом и входным валом, а указанное гибкое соединение выполнено с возможностью передачи жидкостного давления в корпусе к наружному концу приводного вала и балансировки тем самым жидкостного давления на внутреннем конце приводного вала посредством жидкостного давления на наружном конце приводного вала. 2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что насосный механизм содержит приводную шестерню,смонтированную на приводном валу, и ведомую внутренним концом входного вала шестерню, смон 4 тированную на ведомом шестеренчатом валу, при этом приводная шестерня зацепляется с ведомой шестерней для получения шестеренчатого насосного действия. 3. Насос по п. 1, отличающийся тем, что гибкое соединение представляет собой шлицевое соединение между наружным концом приводного вала и внутренним концом входного вала. 4. Насос по п. 3, отличающийся тем, что шлицевое соединение выполнено таким образом, что наружный конец приводного вала расположен во внутреннем конце входного вала. 5. Насос по п. 4, отличающийся тем, что внутренний конец входного вала содержит ступицу,имеющую вторую шлицевую поверхность, при этом между ступицей и корпусом размещен опорный подшипник. 6. Насос по п. 1, отличающийся тем, что внутренний и наружный концы приводного вала расположены внутри корпуса. 7. Насос по п. 1, отличающийся тем, что герметичное уплотнение представляет собой механическое уплотнение. 8. Насос, содержащий шестеренчатую насосную систему с приводной шестерней, смонтированной на приводном шестеренчатом валу, и ведомую шестерню, смонтированную на ведомом шестеренчатом валу, герметичное уплотнение, отличающийся тем,что указанный приводной шестеренчатый вал имеет внутренний конец и шлицевой наружный конец,ведомый шестеренчатый вал содержит внутренний и наружный концы, а также содержащий входной вал, имеющий шлицевой внутренний конец, зацепляемый со шлицевым наружным концом приводного шестеренчатого вала, корпус, содержащий первую часть, служащую для удержания шестеренчатых валов при вращении, и вторую часть, служащую для удержания входного вала при вращении, опорный подшипник, расположенный между корпусом и входным валом, при этом герметичное уплотнение расположено между корпусом и входным валом, а внутренний и наружный концы приводного шестеренчатого вала и внутренний и наружный концы ведомого вала расположены внутри корпуса. 9. Насос по п. 8, отличающийся тем, что герметичное уплотнение представляет собой механическое уплотнение.