Шестеренна гідромашина

Винахід належить до об'ємних гідравлічних машин, зокрема, до шестеренних гідромашин. Винахід може бути використаний у гідравлічних системах тракторів як загального, так і промислового призначення, екскаваторів, сільськогосподарських, дорожньо-будівельних та інших машин. Відома шестеренна гідромашина, яка може бути використана у вищезгаданих машинах, що вміщує ведучу й ведену шестерні зовнішнього зачеплення, розташовані у вн утрішній камері корпусу гідромашини, утвореної двома циліндричними отворами, що перетинаються, та закритою з обох кінців корпусу кришками. Між кришками та торцями шестерень у внутрішній камері корпусу розміщені також торцеві ущільнюючі елементи, виконані у вигляді блоків з корпусів підшипників для цапф шестерень, [див. патент США №5240393 клас МКВ F04C2/18, 1993р]. Ця гідромашина, вибрана прототипом заявленого технічного рішення. В ній з тильних торців ущільнюючих елементів у виїмках встановлені 3-подібні ущільнення, що визначають поля тиску, якими торцеві ущільнюючі елементи підтискуються до торців шестерень. Ущільнення мають захисні елементи, в основному прямокутного поперечного перерізу, простягнені з зовнішньої їх периферії та розташовані в гніздах ущільнень. В самих ущільненнях виконані вибірки, звернені до поля тиску і розташовані на відстані одна від другої. Поле тиску сполучене з робочою камерою гідромашини каналом утвореним в основному у корпусі по зовнішній поверхні корпусів підшипників, при відливанні корпусу, у місці перетинання циліндричних отворів. Це поле утворюється на тильних торцях корпусів підшипників у зазорі поміж ними і кришкою гідромашини, простягання якого до певних розмірів обмежено з однієї сторони стінками внутрішньої камери корпусу, а з другої 3-подібним ущільненням і захисним елементом, яке визначає розміри цього поля. Недоліком такої гідромашини є те, що при її запуску або при підвищені та спаді тиску рідини у робочій камері, під час циклічного навантаження гідромашини, наростання тиску робочої рідини у виїмці запізнюється від такого ж нарощення тиску в полі тиску з-за дроселювання рідини у вищеописаному зазорі та повного заповнення виїмки ущільненням та захисним елементом поміж вибірками. У результаті чого ущільнення спочатку піддається тиску зі сторони поля тиску і частково видавлюється в щілину поміж поверхнею захисного елементу та кришкою, а далі, піддаючись тиску зі сторони захисного елементу, поступово руйнується, особливо на кінцях ущільнення, що примикають до стінок внутрішньої камери корпусу, при послідуючих циклах навантаження гідромашини, що значно зменшує надійність та довговічність її роботи і потребує частої заміни ущільнення. В основу винаходу покладене завдання створення шестеренної гідромашини, в якій із-за сполучення вибірок поміж собою, забезпечувалось би рівномірне наростання тиску робочої рідини по всій довжині виїмки під ущільнення, водночас із наростанням тиску у полі тиску та надійне функціонування ущільнення на всьому протязі роботи гідромашини. Ця задача вирішується тим, що у відомій шестеренній гідромашині, яка вміщує ведучу та ведену шестерні зовнішнього зачеплення, розташовані у вн утрішній камері корпусу гідромашини, утвореної двома циліндричними отворами, що перетинаються, та закритою, як мінімум однією кришкою, і як мінімум один торцевий ущільнюючий елемент, по крайній мірі, з однієї сторони торців шестерень, підтиснений до них полем тиску, яке визначене 3-подібним ущільненням, що має захисний елемент в основному прямокутного поперечного перерізу, простягнений з зовнішньої його периферії, та звернені до поля тиску вибірки, розташовані на відстані одна від одної, ущільнення з захисним елементом встановлене у виїмці поміж тильним торцем ущільнюючого елементу та кришкою, згідно винаходу вибірки сполучені між собою пазами, виконаними в ущільнені зі сторони дна виїмки під нього. Так як ущільнення включає вибірки, звернені до поля тиску і безпосередньо з ним сполучені, то в цих вибірках на всьому протязі ущільнення утворюються порожнини в яких нарощення тиску, при пуску гідромашини, проходить нерівномірно, а сполучення їх між собою пазами, виконаними в ущільнені зі сторони дна виїмки під нього, дає змогу вирівнювати тиск між цими порожнинами. Таким чином, забезпечується рівномірне нарощення тиску робочої рідини на всьому протязі виїмки під ущільнення, одночасно з нарощенням тиску в полі тиску, та надійне функціонування ущільнення на всьому протязі роботи гідромашини із-за безпосереднього сполучення утворених порожнин з полем тиску й вирівнювання тиску у цих порожнинах пазами, що підводять рідину до дна виїмки. Доцільно також щоб одна з поверхонь захисного елементу, зі сторони дна виїмки, та спряжена з нею відповідна поверхня гнізда в ущільнені, були виконані нахиленими під різними кутами, спрягалися між собою зі сторони протилежної полю тиску та повністю прилягали одна до одної вже при роботі гідромашини у результаті де формації ущільнення під тиском робочої рідини. Також очевидно, що 3-подібне ущільнення з захисним елементом може бути розміщене у виїмці, виконаній у торцевому ущільнюючому елементі або в кришці. У подальшому, винахід роз'ясняється прикладом його конкретного виконання та кресленнями, де: - Фіг.1 - зображує повздовжній розріз гідромашини, що проходить через шестерні; - Фіг.2 - зображує поперечний переріз гідромашини по А-А; - Фіг.3 - зображує поперечний переріз гідромашини по Б-Б; - Фіг.4 - зображає у збільшеному масштабі 3-подібне ущільнення разом із захисним елементом; - Фіг.5 - зображує у збільшеному масштабі переріз по В-В; - Фіг.6 - зображує розрізу по Г-Г другого прикладу виконання гідромашини, на яке пунктирними лініями накладені границі внутрішньої камери корпусу; - Фіг.7 - зображає той же розріз по Г-Г ще з однім прикладом виконання гідромашини. Шестеренна гідромашина вміщує, ведучу 1 та ведену 2 шестерні, виконані разом із цапфами 3 і 4. Ведуча шестерня 1 також має привідний вал 5, ущільнений манжетами 6. До торців шестерень 1 і 2 примикають радіально і аксіальні рухомі торцеві ущільнюючі елементи, виконані у вигляді корпусів підшипників 7, 8, 9 і 10 у які запресовані втулки 11 з установленими у них цапфами 3 і 4 шестерень 1 і 2. Корпуси підшипників попарно фіксуються шти фтами 12 один відносно другого. Шестерні та корпуси підшипників розташовані у внутрішній камері корпуса 13 гідромашини, утвореної двома циліндричними отворами 14 і 15, що перетинаються. Корпус гідромашині закривається кришками 16 і 17. У корпусі 13 гідромашини виконані вхідний 18 і вихідний 19 канали, зображені пунктирними лініями (див. Фіг.2 і 3). Корпуси підшипників 7, 8, 9 і 10 (див. Фіг.1), в межах зазорів, рухомі в радіальному та аксіальному напрямах і підтиснуті до торців шестерень полями тиску 20 на їх тильних сторонах, звернутих до кришок 16 і 17 (див. Фіг.2). Поля тиску 20 сполучені каналом 21 у корпусі 13 із вихідним каналом 19 і визначені 3подібним ущільненнями 22, розташованими у виїмках 23 разом з захисними елементами 24 в основному прямокутного поперечного перерізу, простягнені у гніздах 25 по зовнішній периферії ущільнень і прилягають однією зі своїх поверхонь 26 до кришок 16 і 17 (див. Фіг.4 і 5). Ущільнення 22 (див. Фіг.4 і 5) мають звернуті до поля тиску 20 вибірки 27, розташовані на відстані одна від одної та сполучені поміж собою пазами 28 виконаними у проміжках між ними зі сторони дна виїмки 23. Вибірки 27 при установці ущільнення 22 у виїмку 23 утворюють порожнини 29 (див. Фіг.2) безпосередньо сполучені з аксіальним полем тиску 20. Поверхня 30 захисного елементу 24 і спряжена з нею поверхня 31 гнізда 25, виконані нахиленими під різними кутами, спрягаючись між собою зі сторони протилежної полю тиску 20 у місці 32 (див. Фіг.5). Попереднє підтиснення поверхні 31 гнізда 25 ущільнення 22 і поверхні 26 захисного елементу 24 до кришок 16 і 17 досягається за рахунок установки ущільнення у виїмці 23 із натягом, а повне спряження поверхні 31 гнізда 25 і поверхні 30 захисного елементу 24 досягається при роботі гідромашини за рахунок деформації ущільнення. Шестеренна гідромашина, як насос, працює наступним чином. При приведені в обертання шестерень 1 і 2 привідним валом 5, у впадинах зубців, що виходять із зачеплення, створюється вакуум, за рахунок чого робоча рідина поступає по вхідному каналу 18, заповнює западини поміж зубцями шестерень, переноситься у зону високого тиску і витискається зубцями, що виходять в зачеплення у ви хідний канал 19. Робоча рідина під тиском по каналу 21 у корпусі 13 поступає в поля тиску 20, які визначені 3-подібними ущільненням 22, встановленими у виїмках 23 корпусів підшипників 7, 8, 9 і 10. Під дією тиску робочої рідини, в полях тиску, корпуси підшипників своїми торцями підтискуються до торців шестерень 1 і 2, ущільнюючи їх і робочу камеру насоса. Так як порожнини 29 безпосередньо сполучуються з полем тиску 20, а для підводу робочої рідини до дна виїмки 23 і вирівнюванню тиску поміж порожнинами 29 використовуються пази 28, що їх сполучають, то забезпечується рівномірне нарощення тиску робочої рідини по всій довжині виїмки під ущільнення, одночасно з нарощенням тиску у полі тиску 20, та надійне функціонування ущільнення на всьому протязі роботи гідромашини. Також буде адекватно відслідковуватися попереджувальним підтисканням захисних елементів до кришок повне спряження поверхні 31 гнізда 25 і поверхні 30 захисного елементу 24 вже при роботі гідромашини за рахунок деформації ущільнення під тиском робочої рідини. Цим самим підвищується надійність та довговічність роботи гідромашини. При роботі гідромашини гідромотором робоча рідина, що подається під високим тиском у ви хідний канал 19, діючи на зубці шестерень, обертаючи їх, долає навантаження прикладене до приводного валу 5. В іншому, робота гідромашини у режимі гідромотора, подібна її роботі у режимі насоса. В другому прикладі виконання гідромашини, зображеному на Фіг.6, З-подібне ущільнення 24 з захисним елементом може бути розміщене у виїмці, виконаній у кришці, а його кінці 32 простягнені за межі внутрішньої камери корпусу 13, границі якої зображені пунктирною лінією. Це підвищує надійність ущільнення поля тиску від вхідного каналу 18. Ще в одному прикладі виконання гідромашини, зображеному на Фіг.7, для забезпечення повного ущільнення поля тиску 20, 3-подібне ущільнення має другу частину 33, розміщену у виїмці кришки, поміж корпусом і кришкою, та з'єднану на кінцях 32 з першою, утворюючи безкінечне кільце, яке зі всіх сторін ущільнює поле тиску.