CN102650282A - 用于齿轮泵的密封保持套筒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于齿轮泵的密封保持套筒。具体地，一种轴组件包括轴，其具有沿轴轴线的第一径向肩部和第二径向肩部。密封保持套筒被限定在轴轴线周围以定位轴密封。至少部分地位于第一径向肩部和第二径向肩部之间的保持板邻近于密封保持套筒，以定位密封保持套筒和轴密封并提供对于密封保持套筒和轴密封的通达。

Description

用于齿轮泵的密封保持套筒

技术领域

本公开涉及泵，更具体地涉及用于气体涡轮发动机的燃料齿轮泵。

背景技术

燃料齿轮泵通常用于为飞机上的气体涡轮发动机或其它系统提供燃料流和压力。齿轮泵必须在宽的系统操作范围上运行并且为各种功能提供关键的流和压力。通常，这些泵通过轴从附件齿轮箱接收旋转功率。

在燃料齿轮泵中，轴密封常常用于对内部燃料进行密封防止进入轴腔中。通常，可在整个操作期间监视轴密封的性能（最值得注意的是泄漏），过多的泄漏可导致不利的影响。另外，轴密封可能需要被定期地移除、检查、可能被修理或更换，然后被重新安装。取决于单元的布置，可能难以通达轴密封，在双齿轮级泵中通常是这种情况。

发明内容

根据本公开一个示例性方面的轴组件包括轴，其具有沿轴轴线的第一径向肩部和第二径向肩部。密封保持套筒被限定在所述轴轴线周围，并且至少部分地位于所述第一径向肩部和所述第二径向肩部之间的保持板邻近于所述密封保持套筒。

根据本公开一个示例性方面的齿轮泵包括输入轴，所述输入轴至少部分地从壳体沿输入轴轴线延伸，所述输入轴限定第一径向肩部和第二径向肩部。密封保持套筒位于所述壳体中的孔内。保持板被安装到所述壳体，至少部分地位于所述第一径向肩部和所述第二径向肩部之间以约束所述输入轴的轴向位置，并且所述保持板邻近于所述密封保持套筒。

根据本公开一个示例性方面的将轴组件安装到壳体内的方法包括将轴密封定位在所述壳体中的孔内，将密封保持套筒定位在所述壳体中的所述孔内，并且将轴沿轴轴线穿过所述密封保持套筒和所述轴密封至少部分地定位在所述孔内。将保持板附接到所述壳体，所述保持板至少部分地位于第一径向肩部和第二径向肩部之间以约束所述轴的轴向位置，并且所述保持板邻近于所述密封保持套筒。

附图说明

本领域技术人员将从所公开的非限制性实施例的以下详细描述中明白各种特征。详细描述的附图可简要介绍如下：

图1是齿轮泵的方框图，其由附件齿轮箱驱动以将诸如燃料的流体传输到气体涡轮；

图2是齿轮泵的端视图；

图3是齿轮泵沿图2中的线3-3剖切的剖面图；

图4是齿轮泵沿图2中的线4-4剖切的剖面图；

图5是壳体被移除情况下的齿轮泵的透视图；

图6是壳体被移除情况下的齿轮泵的另一透视图；

图7是壳体被移除情况下的齿轮泵的另一透视图；

图8是从与图5相同的透视方向的齿轮泵的透视图；

图9是从与图7相同的透视方向的齿轮泵的透视图；

图10是从与图6相同的透视方向的齿轮泵的透视图；

图11是齿轮泵的输入轴组件的扩大剖面图；

图12是输入轴组件的保持板的端视图；

图13是在被安装到附件齿轮箱时的齿轮泵的输入轴组件的扩大剖面图；

图14是齿轮泵的输入轴组件的端视图；

图15是密封保持套筒的透视等距视图；

图16是密封保持套筒的扩大剖面图，传感器系统与其集成；

图17是密封保持套筒的一个尺寸实施例的侧视图；并且

图18是密封保持套筒的另一个尺寸实施例的侧视图。

具体实施方式

图1示意性示出了齿轮泵20，其由附件齿轮箱22驱动以将诸如燃料的流体传输到气体涡轮24。应当理解，本申请不限于与特定系统联合使用。因此，虽然为了说明方便而将本申请示出和描述为在飞机燃料泵中实施，但应当理解的是，其也可在许多其它系统中实施。另外，虽然所公开的是双级齿轮泵，但其它具有轴的机器也将由此受益。

参照图2，齿轮泵20通常包括壳体30，其包括输入轴组件32和联接轴组件34以驱动主级36和原动级（motive stage）38（图3和图4）。旋转功率被从气体涡轮24传递到附件齿轮箱22，然后通过输入轴组件32传递到齿轮泵20。在所公开的非限制性实施例中，输入轴组件32与附件齿轮箱22联系并且从其接收润滑剂，而联接轴组件34用燃料来润滑。

参照图3，输入轴组件32被限定成沿输入轴线A，并且联接轴组件34被限定成沿平行于输入轴线A的联接轴线B。主级36通常包括主驱动齿轮40、主从动齿轮42、主驱动轴承44和主从动轴承46。原动级38通常包括原动驱动齿轮50、原动从动齿轮52、原动驱动轴承54和原动从动轴承56（图4）。

主驱动齿轮40与主从动齿轮42处于啮合接合，并且原动驱动齿轮50与原动从动齿轮52处于啮合接合（图5-7）。输入轴组件32通过主级36驱动联接轴组件34以驱动原动级38。增压级58也被输入轴组件32驱动以限定具有叶轮和集成的进口段（inducer）的离心泵。

级36、38、58通常独立地工作。每个级36、38、58包括分离的入口和排口（图8-10）。当啮合的齿轮40、42和50、52旋转时，流体的各自体积被从主级入口MI传输到主级排口MD并从原动级入口mI传输到原动级排口mD，使得主级36传输主燃料流而原动级38供应原动燃料流。主级入口MI和主级排口MD以及原动级入口mI和原动级排口mD被分别通过各自的齿轮级36、38沿着大致直线路径引导。

在所公开的非限制性实施例中，飞机燃料系统向增压级入口BI提供流和压力。增压级排放物的一部分被导引在原动级入口mI的内侧。增压级排放物的其余部分被从齿轮泵20排放到飞机燃料系统，然后返回到主级入口MI。原动级排口mD与飞机燃料系统连通。主级排口MD也与飞机燃料系统连通以提供至少两个主要功能：致动和发动机燃烧流。也可能有替代的或另外的相对小的流方向和功能，但是本文不需要进一步公开其详细描述。

参照图11，输入轴组件32包括输入轴60、弹簧62和保持板64。输入轴60是空心轴，其具有带花键的端部66A、66B以及其间的径向肩部68A、68B。带花键端部66A插入附件齿轮箱22的齿轮G。带花键端部66B与主驱动齿轮40联系。

径向肩部68A、68B通常与壳体30对准以在其间接收保持板64。保持板64通过诸如螺栓（也在图2中示出）的紧固件70附接到壳体30，以将中断开口65定位在径向肩部68A、68B之间。在一个所公开的非限制性实施例中，中断开口65是具有小于180度中断的弓形表面（图12）。由此，输入轴60的轴向位置被径向肩部68A、68B和保持板64的相互作用轴向地约束。

参照图13，在齿轮泵操作期间，弹簧62偏置输入轴组件32以定位输入轴组件32。也就是说，弹簧62允许输入轴组件32响应于冲击负载在壳体30内移动，直到输入轴组件32降至最低到保持板64上，但是在操作期间，弹簧62定位输入轴组件32，使得径向肩部68A、68B与保持板64隔开。这确保了在操作期间没有旋转部件到静止部件的接触。

输入轴组件32将输入轴60旋转地安装在轴孔80内，轴孔80容纳轴密封82和密封保持套筒84，轴密封82例如是由美国伊力诺依州的Qualiseal Technology制造的。轴密封82被置于轴孔80内，然后密封保持套筒84被置于轴孔80内以将轴密封82定位在密封保持套筒84和主驱动齿轮40之间。保持板64通过经由紧固件70与壳体30的可移除附接而保持住密封保持套筒84并且由此保持住轴密封82的位置（图14）。

轴密封82密封燃料从主级36和原动级38进入轴孔80然后潜在地进入附件齿轮箱22。可在整个操作期间监视轴密封82的性能（最值得注意的是泄漏），过多的泄漏可导致不利的影响。轴密封82可能定期地需要维护或更换。与将轴密封定位在壳体内深处的常规系统相比，通过移除保持板64和密封保持套筒84来促进轴密封82的移除。也就是说，不同于许多常规的设计，为了通达和移除轴密封82，齿轮泵20不必被大部份地或完全地拆开。

密封保持套筒84包括径向端部凸缘86、88，径向端部凸缘86、88可具有不同直径（图15）。不同的直径有助于密封保持套筒84到轴孔80中的组装验证的定位，轴孔80的直径朝向轴密封82减小。轴孔80在其轴向长度上的减小的直径促进并便利了轴密封82穿过轴孔80的定位。

密封保持套筒84包括孔径90，其通过接收工具（未示出）而促进了移除，该工具接合孔径90。孔径90可进一步允许接收传感器系统S（示意性示出，图16）或其他监视器，其仅例如感测和跟踪密封保持套筒84相对于轴孔80的位置，该相对位置监视了轴密封82的磨损。替代地或另外地，传感器系统S可用于探测经过轴密封82并进入密封保持套筒84和轴孔80的任何燃料泄漏。本领域技术人员应当理解，在本公开的益处下，可以在专用硬件电路或经编程的软件例程中实现这些功能，所述经编程的软件例程能够在基于微处理器的电子控制实施例中执行。在一个非限制性实施例中，模块可以是飞行控制计算机的一部分、中央运载工具控制器的一部分、交互式运载工具动态模块、独立式线路可更换单元（line replaceable unit）或其他系统。

密封保持套筒84可替代地或另外地包括防旋转特征部92，例如平面（图15示出）、沟槽、键或其他特征以进一步旋转地组装验证并对准密封保持套筒84，以便获得特定的泄漏、性能和组装监视。

参照图17，密封保持套筒84限定了沿旋转轴线A的总轴向长度SA和径向端部凸缘86的外径尺寸SD。应当理解，在所公开的非限制性实施例中，径向端部凸缘86限定了最大外径尺寸以紧密地配合到轴孔80中，与轴密封82相对，然而也可随此替代地或另外地使用其他最大外径表面。

在一个公开的非限制性尺寸的实施例中，轴向尺寸SA为1.600-2.000英寸（40.6-50.8 mm），名义尺寸为1.800英寸（45.7 mm）。在该公开的非限制性尺寸的实施例中，最大外径尺寸SD为1.368-1.768英寸（34.7-44.9 mm），名义最大外径尺寸为1.568英寸（39.8 mm）。在该公开的非限制性尺寸的实施例中，SD/SA的比率被限定在0.68-1.11之间。

参照图18，密封保持套筒84’的另一个非限制性实施例限定了沿旋转轴线A的总轴向长度SA和径向端部凸缘86’的外径尺寸SD。

在另一个公开的非限制性尺寸的实施例中，轴向尺寸SA为1.695-2.095英寸（43.1-53.2 mm），名义尺寸为1.895英寸（48.1 mm）。在该公开的非限制性尺寸的实施例中，最大外径尺寸SD为1.174-1.574英寸（29.8-40.0 mm），名义最大外径尺寸为1.374英寸（34.9 mm）。在该公开的非限制性尺寸的实施例中，SD/SA的比率被限定在0.69-0.93之间。所公开的比率允许密封保持套筒84紧密地配合到轴孔80中并且当被保持板64保持时适当地定位轴密封82。

应当理解的是，在遍及几副附图中，相同的附图标记指示对应的或相似的元件。还应当理解的是，虽然在所示实施例中公开了具体的部件布置，但其它布置也将由此受益。

虽然示出、描述和请求保护了具体的步骤序列，但应当理解的是，除非另有所指，可以以任何顺序、分开地或组合地实施这些步骤，并且仍将从本公开受益。

前面的描述是示例性的，而非被其内的限制所限定。本文公开了各种非限制性实施例，然而本领域普通技术人员可认识到根据上述教导的各种修改和变形将会落入所附权利要求的范围内。因此应当理解但是，在所附权利要求的范围内，本公开可以不同于所具体描述地实施。为此，应当研究所附权利要求以确定真实范围和内容。

Claims (20)

1.一种轴组件，包括：

轴，所述轴具有沿轴轴线的第一径向肩部和第二径向肩部；

密封保持套筒，所述密封保持套筒被限定在所述轴轴线周围；和

至少部分地位于所述第一径向肩部和所述第二径向肩部之间的保持板，所述保持板邻近于所述密封保持套筒。

2.如权利要求1所述的轴组件，其中，所述密封保持套筒限定内径，其大于所述第一径向肩部和所述第二径向肩部的外径。

3.如权利要求1所述的轴组件，其中，所述第一径向肩部和所述第二径向肩部均位于第一带花键端部和第二带花键端部之间。

4.如权利要求1所述的轴组件，其中，所述保持板能够被安装到齿轮泵壳体。

5.如权利要求1所述的轴组件，其中，所述密封保持套筒包括不同直径的径向端部凸缘。

6.如权利要求1所述的轴组件，还包括轴密封，所述轴被穿过所述轴密封安装，所述密封保持套筒邻接所述轴密封。

7.如权利要求1所述的轴组件，其中，所述密封保持套筒的总轴向长度限定了轴向距离SA和最大外径尺寸SD，SD/SA的比率被限定在0.68-1.11之间。

8.如权利要求7所述的轴组件，其中，所述最大外径尺寸SD被限定在径向端部凸缘处。

9.一种齿轮泵，包括：

齿轮泵壳体；

输入轴，所述输入轴至少部分地从所述齿轮泵壳体沿输入轴轴线延伸，所述输入轴限定第一径向肩部和第二径向肩部；

位于所述齿轮泵壳体中的孔内的密封保持套筒，所述密封保持套筒被限定在所述轴轴线周围；和

被安装到所述齿轮泵壳体的保持板，所述保持板至少部分地位于所述第一径向肩部和所述第二径向肩部之间以约束所述输入轴的轴向位置，所述保持板邻近于所述密封保持套筒。

10.如权利要求9所述的齿轮泵，其中，所述第一径向肩部和所述第二径向肩部均位于第一带花键端部和第二带花键端部之间。

11.如权利要求9所述的齿轮泵，其中，所述保持板限定中断开口。

12.如权利要求9所述的齿轮泵，还包括所述孔内的轴密封，所述轴被穿过所述轴密封安装，所述密封保持套筒邻接所述轴密封。

13.如权利要求12所述的齿轮泵，其中，所述密封保持套筒被俘获在所述轴密封和所述保持板之间。

14.如权利要求9所述的齿轮泵，还包括沿联接轴轴线被安装在所述齿轮泵壳体中的联接轴组件，所述联接轴轴线平行于所述输入轴轴线。

15.如权利要求9所述的齿轮泵，其中，所述保持板能够可移除地安装到所述齿轮泵壳体。

16.如权利要求9所述的齿轮泵，其中，所述密封保持套筒的总轴向长度限定了轴向距离SA和最大外径尺寸SD，SD/SA的比率被限定在0.68-1.11之间。

17.一种将轴安装到壳体内的方法，包括：

将轴密封定位在所述壳体中的孔内；

将密封保持套筒定位在所述壳体中的所述孔内；

将所述轴沿轴轴线穿过所述密封保持套筒和所述轴密封至少部分地定位在所述孔内，所述轴限定第一径向肩部和第二径向肩部；以及

将保持板附接到所述壳体，所述保持板至少部分地位于第一径向肩部和第二径向肩部之间以约束所述输入轴的轴向位置，所述保持板邻近于所述密封保持套筒。

18.如权利要求17所述的方法，还包括：

将所述保持板可移除地安装到所述壳体。

19.如权利要求17所述的方法，还包括：

相对于所述密封保持套筒和所述孔来安装传感器系统。

20.如权利要求17所述的方法，还包括：

邻近于所述密封保持套筒来安装传感器系统，所述传感器系统能够操作以探测燃料泄漏。

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