Шестеренна реверсивна гідромашина

Винахід належить до об'ємних гідравлічних машин, зокрема, до шестеренної реверсивної гідромашини, яка може бути використана у гідравлічних системах тракторів як загального, так і промислового призначення, екскаваторів, та шля хо-будівельних і сільськогосподарських машинах як реверсивний гідромотор щоб приводити в рух їх активні робочі органи. Відомі шестеренні реверсивні гідромашини, що можуть бути використані для згаданих цілей, див., наприклад, гідромашини описані в патентах США №4465444 і №5022837 по кл.418/132, патенті Германії №3217753 по кл.F04C2/14 та патентах Франції №2278954 і №2284053 по кл.F04C2/08. В цих гідромашинах для забезпечення реверсивності компенсаційні камери на неробочих торцях ущільнюючих елементів мають симетричну форму відносно площини, що проходить через вісі шестерень і складаються з декількох частин. А в роботі гідромашини в частину цих камер поступає робоча рідина із між зубових западин і вихідного каналу гідромашини для утворення відповідного поля тиску і підтискання ущільнюючих елементів до торців шестерень а також герметизації робочої камери. Це поле тиску набирає вже асиметричну форму в залежності від напрямку обертання привідного валу. Найбільш наближеною по технічній суті і досягнутому результату до гідромашини, що заявляється, та яка прийнята за її прототип є шестеренна реверсивна гідромашина описана в [патенті Германії №3217753 по кл. F04C2/14]. Ця гідромашина містить ведучу та ведену шестерні розміщені у вн утрішній камері корпусу гідромашини, утвореної, циліндричними розточками, що перетинаються, та закритій кришками. До торців шестерень підтиснені торцеві ущільнюючі елементи, виконані як підшипникові втулки під цапфи шестерень, на неробочих торцях яких пазами сформовані компенсаційні камері у вигляді цифри „8", ущільнені еластичною манжетою з захисними елементами. Еластична манжета охоплює отвори під цапфи шестерень в торцевих ущільнюючих елементах та примикає до протилежних стінок внутрішньої камери корпусу по різні боки від полюсу зачеплення шестерень. На зовнішній поверхні підшипникових втулок виконані підвідні канали для робочої рідини в компенсаційні камери. В роботі гідромашини, під дією зусиль, що передаються від тиску робочої рідини в зоні високого тиску, шестерні разом з підшипниковими втулками зміщуються в циліндричних розточках корпусу в сторону зони низького тиску. При цьому між зовнішнім діаметром підшипникових втулок і стінками циліндричних розточок з'являються серповидні щілини, які частини еластичних манжет, що примикають до циліндричних розточок, ущільнювати не в змозі, так як розширити їх в межах цих щілин неможливо при такій формі компенсаційної камери із-за збільшення її площі і, як слідство, збільшення гідравлічних зусиль які підтискують підшипникові втулки до торців шестерень та виходу з ладу гідромашини. Так що поява таких щілин призводить до підвищених витоків робочої рідини і не дає можливості поліпшити об'ємний коефіцієнт корисної дії (к.к.д. гідромашини). В основу винаходу покладена задача створити шестеренну реверсивну гідромашину у якій би при збережені гідравлічних зусиль, які підтискують торцеві ущільнюючі елементи до торців шестерень на попередньому рівні, в вище описаному випадку, - підшипникові втулки, досягалось би зменшені витоки робочої рідини з зони високого в зону низького тиску і поліпшення об'ємного к.к.д. шляхом зміни конфігурації компенсаційної камери, а разом з нею еластичної манжети для ущільнення щілин, які з'являються при роботі гідромашини. Ця задача вирішується тим, що у відомій шестеренній реверсивній гідромашині, що вміщує ведучу та ведену шестерні зовнішнього зачеплення, розміщені у внутрішній камері корпусу гідромашини, утвореної циліндричними розточками, що перетинаються, закритій, як мінімум, однією кришкою, та, як мінімум, один торцевий ущільнюючий елемент підтиснений до торців шестерень, компенсаційну камеру на неробочому торці ущільнюючого елементу сформовану в основному пазами у формі цифри „8", ущільнених еластичною манжетою з захисними елементами, яка охоплює отвори під цапфи шестерень та примикає до протилежних стінок внутрішньої камери корпусу по різні боки від полюсу зачеплення шестерень, і підвідні канали в компенсаційну камеру, згідно з винаходом, компенсаційна камера в місці розташування пазів, що примикають до протилежних стінок внутрішньої камери корпусу, має відділені перемичкою від пазів, що охоплюють отвори під цапфи шестерень, дугоподібні здовження, які простягаються упродовж стінок циліндричних розточок внутрішньої камери корпусу у сторону їх перетину. Таким чином, із-за наявності дугоподібних здовжень компенсаційної камери у місці виникнення серповидних щілин і відділенню здовжень від пазів, що охоплюють отвори під цапфи шестерень, з'явилась змога не змінивши площу компенсаційної камери, а лише перерозподіливши її, герметизувати ці щілини і поліпшити об'ємний к.к.д. гідромашини. Крім цього доцільно, щоб захисні елементи, що повторюють форму периферійних поверхонь еластичної манжети, в залежності від умов експлуатації та для спрощення збирання ущільнюючих елементів при виготовлені гідромашини, були виконані у вигляді відокремлених стрічок, або ж з перемичкою, що з'єднує їх у єдине ціле і відділяє еластичну манжету від контакту з кришкою, або з кількома перемичками, так що в решті місць еластична манжета має контакт з кришкою. Також доцільно, для поліпшення підводу робочої рідини під еластичну манжету, підвідні канали на зовнішній поверхні ущільнюючих елементів розташувати по обидві сторони від площини, що проходить через вісі шестерень, та сполучити з компенсаційною камерою пазами, які виконані глибшими ніж пази компенсаційної камери. У подальшому приводиться опис винаходу, пояснюваний прикладом його конкретного виконання та кресленнями, де: - Фіг.1 - зображає повздовжній розріз гідромашини, що проходить через вісі шестерень; - Фіг.2 - зображає поперечний розріз гідромашини по А-А, де показана компенсаційна камера зі сторони захисного елементу виконаному як єдине ціле; - Фіг.3 - зображає у збільшеному вигляді частину поперечного розрізу гідромашини по Б-Б з виглядом дна компенсаційної камери та підвідних каналів; - Фіг.4 - зображає також у збільшеному вигляді частину поперечного розрізу гідромашини по В-В з виглядом еластичної манжети зі сторони дна компенсаційної камери; - Фіг.5 - зображає, з Фіг.1, у збільшеному вигляді частину поперечного розрізу компенсаційної камери та паза для підводу в неї робочої рідини; - Фіг.6 - зображає розріз по Г-Г; - Фіг.7 - зображає еластичну манжету з захисними елементами виконаними у вигляді відокремлених стрічок; - Фіг.8 - зображає розріз по Д-Д; - Фіг.9 - зображає еластичну манжету з захисними елементами - з'єднаних перемичками; - Фіг.10 - зображає розріз по Е-Е; - Фіг.11 - зображає повздовжній розріз другого варіанту 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 манжетою 6 (див. Фіг.1) . До торців шестерень 1 і 2 примикають радіально і аксіально рухомі торцеві ущільнюючі елементи які в цьому варіанті гідромашини виконані у вигляді підшипникових втулок 7, 8, 9 і 10 де встановлені цапфи 3 і 4 шестерень 1 та 2, і які спрягаються поміж собою по плоским поверхням 11. Шестерні 1 і 2, підшипникові втулки 7, 8, 9 і 10 розміщені у вн утрішній камері корпусу 12, утвореної циліндричними розточками 13 і 14, що перетинаються, закритій кришками 15 і 16. На неробочому торці підшипникових втулок сформовано компенсаційну камеру 17, див. Фіг.2 і 5, пазами 18, в основному у формі цифри „8", ущільнених еластичною манжетою 19 з захисними елементами 20 і 21, яка охоплює отвори 22 і 23 під цапфи шестерень та примикає до протилежних стінок внутрішньої камери корпусу по різні боки від полюсу зачеплення шестерень. В цих місцях компенсаційна камера має відділені перемичками 24 від пазів 18, що охоплюють отвори під цапфи шестерень, дугоподібні здовження 25, які простягаються упродовж стінок циліндричних розточок 13 і 14 внутрішньої камери корпусу 12 у сторону їх перетину, див. Фіг.2. Еластична манжета 19 зі сторони дна паза 18 має одно цілий виступ 26 по обидва боки від якого є проходи 27 для робочої рідини, див. Фіг.4 і 5. Захисні елементи 20 і 21 з'єднані перемичкою 28 у єдине ціле, так що еластична манжета відділена від контакту з кришкою 15 або 16, див. Фіг.5 і 6. В іншому разі захисні елементи 20 і 21 виконані у вигляді окремих стрічок, що повторюють форму периферійних поверхонь еластичної манжети 19, які відокремлюють зони високого та низького тиску, а еластична манжета має контакт з кришкою. Це доцільно використовувати при малій кількості циклів навантаження гідромашини, див. Фіг.7 і 8. Ще в другому разі захисні елементи 20 і 21 можуть бути з'єднані в єдине ціле декількома перемичками 29, як показано на Фіг.9 і 10, так що в решті місць еластична манжета має контакт з кришкою і спрощує збирання ущільнюючого вузла і всієї гідромашини. На зовнішніх поверхнях підшипникових втулок 7, 8 , 9 і 10 по різні боки від полюса зачеплення шестерень 1 і 2 виконані підвідні канали 30 для робочої рідини в компенсаційну камеру 17. Вони сполучені з нею пазами 31, які виконані глибшими ніж пази 18 компенсаційної камери, див. Фіг.3 і 5. По обидві сторони від камери 17 знаходяться зони низького 32 та високого 33 тиску відповідно сполучені каналом 34 з вхідним каналом 35 та каналом 36 з вихідним каналом 37 гідромашини, як показано на Фіг.2, де вхідний 35 і вихідний 37 канали зображені пунктирною лінією, а канали 34 і 36 утворені видаленням частини корпусу 12 у місці перетину циліндричних розточок 13 і 14, якими утворена внутрішня камера. Шестеренна гідромашина, як реверсивний насос, працює наступним чином. При приведені в обертання шестерень 1 і 2 привідним валом 5, у впадинах зубців, що ви ходять із зачеплення, створюється вакуум, за рахунок чого робоча рідина поступає. по вхідному каналу 35, заповнює западини поміж зубцями шестерень, переноситься ними у зону високого тиску 33 і витісняється зубцями, що входять в зачеплення, у ви хідний канал 37 і далі у гідросистему машини. При переносі робочої рідини між зубцями шестерень у зону високого тиску з вхідного каналу тиск рідини поступово підвищується і рідина під перехіднім тиском по підвідним каналам 30 і пазам 31 поступає в компенсаційну камеру 17 і одночасно по каналам 36 з вихідного каналу 37 рідина вже під високим тиском поступає в зону високого тиску 33. Під дією тиску робочої рідини підшипникові втулки 7, 8, 9 і 10 підтискуються до торців шестерень 1 і 2, ущільнюючи їх і робочу камеру насоса. Через деякий проміжок часу, внаслідок витоку рідини з зони високого тиску в компенсаційну камеру, тиск в камері і зоні вирівнюється і набирає деякого оптимального значення, так що гідравлічні зусилля, які підтискують підшипникові втулки до торців шестерень, незначно перевищують сумарне гідравлічне зусилля від тиску рідини в міжзубових западинах. При цьому, завдяки перерозподілу площі компенсаційної камери, стало можливим створити без підвищення гідравлічних зусиль, які підтискують підшипникові втулки до торців шестерень, дугоподібні здовження 25 компенсаційної камери та еластичних манжет, які простягаються упродовж стінок циліндричних розточок 13 і 14 внутрішньої камери корпусу 12 у сторону їх перетину і які дозволяють надійно ущільнити серповидні щілини, що з'являються між зовнішньою поверхнею підшипникових втулок і внутрішньою камерою корпусу, та поліпшити об'ємний к.к.д. гідромашини. При зміні обертання ведучої шестерні і привідного валу на протилежне змінюється напрям потоку робочої рідини. Тепер вона поступає в вихідний канал 37, що стає вхідним, і нагнітається в канал 35, що стає вихідним каналом. При роботі гідромашини гідромотором робоча рідина, що подається під високим тиском у ви хідний канал 37 діючи на зубці шестерень та обертаючи їх, долає навантаження прикладене до приводного валу 5. Для зміни напряму обертання вала 5 на протилежне, робоча рідина під тиском вже подається в вхідний канал 35. В іншому, робота гідромашини у режимі гідромотора, подібна її роботі у режимі насоса. В другому варіанті шестеренної реверсивної гідромашини, що зображена на Фіг.11, внутрішня камера корпусу 12 закривається однією кришкою 15, торцеві ущільнюючі елементи виконані у вигляді пластин 38 з отворами під цапфи шестерень, а підшипники розташовані в корпусі і кришці. В іншому конструкція гідромашини та її робота подібна до раніше описаної.