CN105649974A - 微小型轻质快响应电动齿轮泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微小型轻质快响应电动齿轮泵，包括直流电动机、减速齿轮组、齿轮泵和上泵盖，齿轮泵包括泵体、主动齿轮和从动齿轮，其特征在于：从动齿轮的从动轴的一端和主动齿轮的主动轴的一端分别与上泵盖上的主动轴轴孔和从动轴轴孔间隙配合，从动轮的另一端与泵体上的所述从动轴盲孔间隙配合，主动轴的另一端与减速齿轮组的从动传动齿轮通过传动销直接连接，减速齿轮组的主动传动齿轮与直流电动机伸出轴通过传动销直接相连，直流电动机本体、减速齿轮组的壳体、泵体和所述上泵盖以依次彼此间设置有静密封的方式通过螺栓连接成一体。本发明克服了现有齿轮泵存在的流量大、质量重、响应慢等不足，实现快速反应精确控制。

Description

微小型轻质快响应电动齿轮泵

技术领域

本发明涉及一种电动齿轮泵，具体指应用于液体增压输送和流量控制领域、具备轻质快响应特征的微小型电动齿轮泵。

背景技术

外啮合齿轮泵由于结构简单、易于加工等特点，在飞行器液体输送和液压机构中广泛应用，如航空发动机、空间飞行器等；随着飞行器对小型轻便、操纵灵敏的要求，现有常规结构的齿轮泵就暴露出质量大、响应慢、控制复杂等不足。

对航空航天应用领域而言，质量是产品研制过程中需要重点考量的参数指标，对产品性能具有显著影响，在小型航空发动机和空间飞行器等应用场合，现有常规齿轮泵难以满足其对轻小重量的要求。同时，小型航空发动机和空间飞行器在飞行状态的不同阶段对应的工作模式各不相同，作为组成部件的齿轮泵必须具备快速响应的能力来满足产品控制精度，现有常规齿轮泵产品不能满足系统对其快速起停特性的要求。

基于上述原因，对应用于小型航空发动机和空间飞行器的齿轮泵提出了质量小、响应快、流量能够稳定精确调节等要求。

发明内容

本发明针对现有齿轮泵存在的流量大、质量重、响应慢等不足，难以满足小型航空航天飞行器及液体流量精准计量等应用领域的现状，提出了一种微小型轻质快响应电动齿轮泵。

本发明的微小型轻质快响应电动齿轮泵，包括直流电动机、减速齿轮组、齿轮泵和上泵盖，所述齿轮泵包括泵体、主动齿轮和从动齿轮，所述从动齿轮的从动轴的一端和所述主动齿轮的主动轴的一端分别与所述上泵盖上的主动轴轴孔和从动轴轴孔间隙配合，所述从动轮的另一端与所述泵体上的所述从动轴盲孔间隙配合，所述主动轴的另一端与所述减速齿轮组的从动传动齿轮通过传动销直接连接，所述减速齿轮组的主动传动齿轮与所述直流电动机伸出轴通过传动销直接相连，所述直流电动机本体、所述减速齿轮组的壳体、所述泵体和所述上泵盖以依次彼此间设置有静密封的方式通过螺栓连接成一体。

优选直流电动机类型为机电时间常数小、具备快速响应特性的空心杯电机。

优选所述减速齿轮组主动传动齿轮与从动传动齿轮为具有正变位系数的渐开线直齿轮，所述主动传动齿轮与从动传动齿轮润滑方式采用固体涂层与润滑脂复合润滑。

优选所述泵体与所述上盖体组合形成进液腔与排液腔，所述泵体排液腔侧内壁开设有高压回液槽与排液腔相通。

优选所述主动齿轮与所述主动轴、所述从动齿轮与所述从动轴分别一体化加工。

优选所述泵体上主动轴孔处设置有动密封，以对所述齿轮泵内腔与所述减速齿轮组进行密封隔离。

优选所述动密封为骨架密封。

优选所述泵体与所述上盖板间静密封类型为橡胶O形圈密封，所述泵体与所述减速齿轮组壳体、所述减速齿轮组壳体与所述直流电机本体间静密封结构为平面压紧与密封胶组成的复合静密封。

优选所述上泵盖开设有进液口及排液口，分别对应所述泵体进液腔和排液腔；所述上泵盖与所述泵体贴合端面上开设有向低压侧偏移的卸荷槽。

优选所述上泵盖、所述泵体、所述减速齿轮组壳体材料均选用铝合金，所述主动传动齿轮、所述从动传动齿轮、所述主动轴、所述主动齿轮、所述从动轴、所述从动齿轮、所述泵体内壁及轴孔、所述上泵盖对应齿轮端面及轴孔均喷涂固体自润滑耐磨涂层。

本发明的优点在于：

(1)直流电动机采用空心杯电机，缩短了电动齿轮泵的起停时间，优化了本发明齿轮泵的响应特性；

(2)直流电动机通过减速齿轮组驱动齿轮泵工作、齿轮泵泵体集成动密封、静密封和齿轮泵端面，使电动齿轮泵结构更加紧凑；

(3)直流电动机选择高转速电机，通过减速齿轮组进行减速驱动齿轮泵，优化了电动齿轮泵整体质量；电动齿轮泵减速齿轮组壳体、泵体、上盖板全部采用铝合金制造，最大限度减轻了电动齿轮泵质量；

(4)齿轮泵上端盖与泵体、泵体与减速齿轮组壳体、减速齿轮组壳体与电机本体间的静密封采用平面压紧密封和密封胶相结合的复合密封，优化了电动齿轮泵结构，减轻了产品质量；

(5)在上泵盖对应齿轮啮合位置及轴孔、泵体内壁及轴孔、主动齿轮和主动轴、从动齿轮和从动轴、主动传动齿轮、从动传动齿轮全部喷涂相应的固体自润滑耐磨涂层，提高电动齿轮泵效率的同时，提高了产品工作寿命和可靠性；

(6)通过调节电机电源占空比来控制直流电动机的转速，进而实现对齿轮泵流量和进出口压差的精确控制。

附图说明

图1是本发明的齿轮泵结构剖视图。

图2是本发明的齿轮泵产品结构示意图。

图3是本发明的齿轮泵泵体主视放大示意图。

图4中(1)(2)是本发明的主动齿轮和主动轴放大示意图。

图5是本发明的齿轮泵上泵盖顶视放大示意图。

符号说明

1-空心杯电动机；2-主动传动齿轮；3-O形橡胶圈；4-上泵盖；5-从动齿轮；6-从动轴；7-进液口；8-主动轴；9-主动齿轮；10-骨架密封；11-螺钉；12-泵体；13-减速齿轮组壳体；14-从动传动齿轮；15-供电电线；16-高压回液槽；17-泵体从动轴轴孔；18-静密封密封槽；19-泵体主动轴轴孔；20-上泵盖从动轴轴孔；21-高压卸荷槽；22-上泵盖主动轴轴孔；23-低压卸荷槽；24-排液口；25-直流电动机伸出轴；26-主动传动齿轮传动销；27-从动传动齿轮传动销。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明提供一种微小型轻质快响应电动齿轮泵，如图1所示，包括直流电动机1、主动传动齿轮2、从动传动齿轮14、减速齿轮组壳体13、上泵盖4、从动齿轮5、从动轴6、主动齿轮9、主动轴8、泵体12、骨架密封10、销钉11、进液口7、排液口24。所述电动齿轮泵中，减速齿轮箱主动传动齿轮2与直流电动机伸出轴25相连，齿轮泵主动轴8与减速齿轮箱从动传动齿轮14相连；减速齿轮箱主动传动齿轮2与直流电动机伸出轴25通过主动传动齿轮传动销26直接连接，从动传动齿轮14与齿轮泵主动轴8通过从动传动齿轮传动销27直接连接；泵体12中安装一对啮合的主动齿轮9和从动齿轮5，与上泵盖4形成齿轮泵介质增压输送工作域，泵体12上排液腔侧开设有高压回液槽16，上泵盖4开设有高压卸荷槽21和低压卸荷槽23；上泵盖4、泵体12与减速齿轮组壳体13通过螺钉11固定在直流电动机1电机本体上；泵体12上装配骨架密封10来对齿轮泵与减速齿轮组壳体13实施动密封，上泵盖4、泵体12、减速齿轮组壳体13与直流电动机1本体相应位置加装静密封，保证齿轮泵无泄漏可靠工作。

如图1所示，为了提高电动齿轮泵的快速响应能力，直流电动机1的类型为机电时间常数小、具备快速响应特性的空心杯电机。

直流电动机1的伸出轴25一端与主动传动齿轮2采用主动传动齿轮传动销26进行连接，二者之间的配合方式为过渡配合，主动传动齿轮2通过压力机压入直流电动机1的伸出轴25。所述的从动传动齿轮14与齿轮泵主动轴8通过从动传动齿轮传动销27连接，二者之间的配合方式为过渡配合，从动传动齿轮14通过压力机压入齿轮泵主动轴8。

减速齿轮组主动传动齿轮2与从动传动齿轮14为具有正变位系数的渐开线直齿轮。主动传动齿轮2与从动传动齿轮14齿面热喷涂耐磨固体自润滑涂层，并在主动传动齿轮2和从动传动齿轮14啮合齿面上使用润滑脂进行复合润滑，提高产品性能、工作寿命和可靠性。

如图2所示，所述的电动齿轮泵上泵盖4、泵体12、减速齿轮组壳体13与直流电动机1通过螺钉11进行连接固定，使用的螺钉11的数目为6个，沿圆周均匀分布。

如图3所示，所述的泵体12上开设有泵体主动轴轴孔19和泵体从动轴轴孔17，齿轮泵主动轴8通过泵体主动轴轴孔19与从动传动齿轮14相连，采用骨架密封10对减速齿轮组和齿轮泵进行动密封。泵体从动轴轴孔17与齿轮泵从动轴6相配合，二者之间为间隙配合，其轴孔间隙值通过配磨齿轮泵从动轴6轴径来保证。泵体从动轴轴孔17和齿轮泵从动轴6均喷涂固体自润滑涂层，以降低摩擦功耗和提升工作寿命。

泵体12与上盖体4组合形成进液腔与排液腔，泵体12内腔在排液腔侧开设有高压回液槽16，能够减小齿轮泵的径向力、减轻齿轮泵主动轴8和从动轴6的磨损。

泵体12侧面加工有静密封密封槽18，用于安装O形橡胶圈3，通过螺钉11拧紧，达到密封上泵盖4和泵体12的目的。

泵体12内壁喷涂有MoS2涂层，如齿轮泵主动齿轮9、从动齿轮5与泵体12内壁在意外情况下出现短暂碰磨时，减小摩擦副间的摩擦系数，减低电机功率要求。

如图4所示，齿轮泵主动齿轮9与主动轴8、从动齿轮5与从动轴6为一体化加工，降低产品装配难度；齿轮泵主动齿轮9、主动轴8、从动齿轮5与从动轴6选用高强度不锈钢材料加工，其表面全部喷涂自润滑涂层以达到抗磨减阻的效果。

如图5所示，上泵盖4开设有进液口7及排液口24，分别对应泵体12的进液腔和排液腔；上泵盖4与泵体12相配合的贴合端面上开设有向低压侧偏移的卸荷槽。其中，卸荷槽包括高压卸荷槽21和低压卸荷槽23。

上泵盖4加工有上泵盖主动轴轴孔22和上泵盖从动轴轴孔20，分别与齿轮泵主动轴8和从动轴6相配合，二者之间为间隙配合，其轴孔间隙值通过配磨齿轮泵主动轴8和从动轴6轴径来保证。从动轴的另一端与泵体12上的从动轴盲孔间隙配合，上泵盖主动轴轴孔22、上泵盖从动轴轴孔20、泵体12上的从动轴盲孔、齿轮泵主动轴8和从动轴6均喷涂固体自润滑涂层，以降低摩擦功耗和提升工作寿命。

上泵盖4上加工的进液口7和排液口24采用密封管螺纹接口形式，能够保证输送介质在管路连接接头处不出现“跑、冒、滴、漏”现象。

如图1所示，泵体12与减速齿轮组壳体13、减速齿轮组壳体13与直流电动机1间采用平面压紧密封及密封胶组成的复合静密封。通过精加工保证泵体12、减速齿轮组泵体13与直流电动机1端面的光洁度和垂直度能够满足密封设计要求。

为了尽可能减轻电动齿轮泵整体质量，上泵盖4、泵体12、减速齿轮组壳体13所选用材料均为密度较小的铝合金；直流电动机1选用高转速电机，通过减速来满足齿轮泵转速要求，优化产品结构设计，实现产品减重目标。

本发明的齿轮泵工作原理和常规齿轮泵相同，直流电动机1通过供电电线15与电源相连，齿轮泵工作时，由直流电动机1带动主动传动齿轮2转动，主动传动齿轮2带动从动传动齿轮14以一定的传动比反向转动，从动传动齿轮14带动齿轮泵主动轴8转动，主动轴8上的主动齿轮9带动从动齿轮5反方向转动工作；工作介质在入口压力的作用下流入进液腔，然后分别经由主动齿轮9和从动齿轮5与泵体12、上泵盖4组成的密封腔带到排液腔，最后将工作介质经排液口24排出。

上述电动齿轮泵结构简单，尽量采用低密度材料，从而其整体质量较轻；直流电动机1采用空心杯电机，使产品具备快响应特性；通过电机控制器调节电压脉宽占空比调节电机转速，实现对电动齿轮泵流量的无级调节。基于本发明电动齿轮泵的上述特点，该电动齿轮泵非常适合应用于小型航空发动机和空间飞行器的工作介质输送场合。

Claims (10)

1.一种微小型轻质快响应电动齿轮泵，包括直流电动机、减速齿轮组、齿轮泵和上泵盖，所述齿轮泵包括泵体、主动齿轮和从动齿轮，其特征在于：所述从动齿轮的从动轴的一端和所述主动齿轮的主动轴的一端分别与所述上泵盖上的主动轴轴孔和从动轴轴孔间隙配合，所述从动轮的另一端与所述泵体上的所述从动轴盲孔间隙配合，所述主动轴的另一端与所述减速齿轮组的从动传动齿轮通过传动销直接连接，所述减速齿轮组的主动传动齿轮与所述直流电动机伸出轴通过传动销直接相连，所述直流电动机本体、所述减速齿轮组的壳体、所述泵体和所述上泵盖以依次彼此间设置有静密封的方式通过螺栓连接成一体。

2.如权利要求1所述的微小型轻质快响应电动齿轮泵，其特征在于：直流电动机类型为机电时间常数小、具备快速响应特性的空心杯电机。

3.如权利要求1所述的微小型轻质快响应电动齿轮泵，其特征在于：所述减速齿轮组主动传动齿轮与从动传动齿轮为具有正变位系数的渐开线直齿轮，所述主动传动齿轮与从动传动齿轮润滑方式采用固体涂层与润滑脂复合润滑。

4.如权利要求1所述的微小型轻质快响应电动齿轮泵，其特征在于：所述泵体与所述上盖体组合形成进液腔与排液腔，所述泵体排液腔侧内壁开设有高压回液槽与排液腔相通。

5.如权利要求1所述的微小型轻质快响应电动齿轮泵，其特征在于：所述主动齿轮与所述主动轴、所述从动齿轮与所述从动轴分别一体化加工。

6.如权利要求1所述的微小型轻质快响应电动齿轮泵，其特征在于：所述泵体上主动轴孔处设置有动密封，以对所述齿轮泵内腔与所述减速齿轮组进行密封隔离。

7.如权利要求6所述的微小型轻质快响应电动齿轮泵，其特征在于：所述动密封为骨架密封。

8.如权利要求1所述的微小型轻质快响应电动齿轮泵，其特征在于：所述泵体与所述上盖板间静密封类型为橡胶O形圈密封，所述泵体与所述减速齿轮组壳体、所述减速齿轮组壳体与所述直流电机本体间静密封结构为平面压紧与密封胶组成的复合静密封。

9.如权利要求1所述的微小型轻质快响应电动齿轮泵，其特征在于：所述上泵盖开设有进液口及排液口，分别对应所述泵体进液腔和排液腔；所述上泵盖与所述泵体贴合端面上开设有向低压侧偏移的卸荷槽。

10.如权利要求1所述的微小型轻质快响应电动齿轮泵，其特征在于：所述上泵盖、所述泵体、所述减速齿轮组壳体材料均选用铝合金，所述主动传动齿轮、所述从动传动齿轮、所述主动轴、所述主动齿轮、所述从动轴、所述从动齿轮、所述泵体内壁及轴孔、所述上泵盖对应齿轮端面及轴孔均喷涂固体自润滑耐磨涂层。