CN105960532B

CN105960532B - 具有双壁壳体的高压齿轮泵

Info

Publication number: CN105960532B
Application number: CN201580006993.6A
Authority: CN
Inventors: D·巴雷什尼科夫
Original assignee: Woodward Governor Co
Current assignee: Woodward Inc
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2018-03-16
Anticipated expiration: 2035-03-13
Also published as: CN105960532A; DE112015001239T5; WO2015138918A1; US9574558B2; DE112015001239B4; US20150260183A1

Abstract

提供了一种齿轮泵和齿轮泵壳体。齿轮泵壳体包括内壁和外壁。内壁限定具有泵送腔入口和泵送腔出口的内泵送腔。外壁围绕内壁的至少一部分。外壁与内壁间隔开以在内壁和外壁之间限定压力腔。所述泵送腔出口与所述压力腔流体连通。这样，压力腔可以供应有被泵送的高压流体。齿轮泵包括位于泵送腔入口和泵送腔出口之间的一对泵送齿轮。

Description

具有双壁壳体的高压齿轮泵

技术领域

本发明总体上涉及泵，更具体地涉及齿轮泵，甚至更具体地涉及用于齿轮泵的壳体。

背景技术

泵用来使流体流动以便移动流体通过一系统、增大流体的压力，或者泵和系统的组合移动流体和增大流体压力。一种特定类型的泵是齿轮泵，其包括一对协作齿轮，其具有相互啮合的轮齿，相互啮合的轮齿迫使流体通过壳体从低压入口流到高压出口。该对齿轮通常经由位于轮齿的相反轴向侧的轴承支撑在壳体内。

传统的齿轮泵相对廉价和简单。不幸的是，当这些齿轮泵用来产生大的排放压力时，壳体暴露于这些高压力。高压力能在壳体的功能部件上导致局部偏转和高应力区域，这会妨碍泵轴承的操作、减少使用年限、并且降低产生这种高排放压力的能力。

本发明的实施例提供了对现有技术的改进。

发明内容

本发明的实施例提供了用于齿轮泵的改进的壳体，其减少或消除了壳体壁偏转和应力点。还提供了利用这种壳体的齿轮泵。

在一个实施例中，齿轮泵壳体包括内壁和外壁。内壁限定具有泵送腔入口和泵送腔出口的内泵送腔。外壁围绕内壁的至少一部分。外壁与内壁间隔开以在内壁和外壁之间限定压力腔。所述泵送腔出口与所述压力腔流体连通。这样，压力腔可以供应有被泵送的高压流体。

在特定实施例中，泵壳体是一些部件的组件，所述部件包括：内壳体件，其限定内壁；以及外壳体件，其限定外壁。内壳体件被定位在外壳体件内。

在一个实施例中，所述内壳体件限定高压出口。所述压力腔将泵送腔出口与壳体的高压出口流体相连。

在一个实施例中，所述外壳体件是围绕所述内壳体件的一部分的环形套筒。

在一个实施例中，所述壳体包括介于所述内壳体件和外壳体件之间的第一密封件和第二密封件。所述第一密封件和第二密封件靠近所述压力腔的相反轴向端部被定位。

在一个实施例中，所述外壳体件不提供低压流体进入泵壳体的任何入口或者高压流体离开泵壳体的任何高压出口。

在一个实施例中，所述壳体包括可操作地安装到所述内壳体件的端板。所述端板封闭所述泵送腔的至少一部分。

在一个实施例中，所述外壳体件为具有大致开口端和封闭端的大致碗形。所述开口端被定尺寸以接纳所述内壳体件穿过所述开口端。所述壳体还包括安装在所述外壳体件的封闭端的相反端处的端板。所述端板封闭所述压力腔的至少一部分和所述泵送腔的一部分。

在另一个实施例中，提供了具有泵壳体和一对泵送齿轮的齿轮泵。泵壳体包括内壁和外壁。内壁限定具有泵送腔入口和泵送腔出口的内泵送腔。外壁围绕内壁的至少一部分。外壁与内壁间隔开以在内壁和外壁之间限定压力腔。所述泵送腔出口与所述压力腔流体连通。所述一对泵送齿轮在所述泵送腔入口和泵送腔出口之间定位在内泵送腔内。

在一个实施例中，所述一对泵送齿轮包括主动齿轮和从动齿轮。所述主动齿轮被可旋转地支撑以便绕主动齿轮旋转轴线旋转。所述从动齿轮被可旋转地支撑以便绕从动齿轮旋转轴线旋转。所述从动齿轮旋转轴线与所述主动齿轮旋转轴线平行且横向偏离。

在一个实施例中，齿轮泵包括第一、第二、第三和第四泵送齿轮支撑轴承。第一和第二泵送齿轮支撑轴承可旋转地支撑从动齿轮。第一和第二泵送齿轮支撑轴承设置在所述内壁内和所述内泵送腔内，第三和第四泵送齿轮支撑轴承可旋转地支撑主动齿轮，第三和第四泵送齿轮支撑轴承设置在所述内壁内和所述内泵送腔内。

在一个实施例中，第一、第二、第三和第四泵送齿轮支撑轴承中的每一个与所述内壁限定轴承压力腔室。所述轴承压力腔室与所述泵送腔出口流体连通，使得被泵送的流体被供应到所述轴承压力腔室。

在一个实施例中，所述轴承压力腔室经由所述压力腔与所述泵送腔出口流体连通。

在一个实施例中，至少一个流道延伸通过内壁，以将所述压力腔与所述轴承压力腔室相连。

在一个实施例中，所述泵壳体限定高压出口。所述压力腔将泵送腔出口与高压出口流体相连。

在一个实施例中，所述泵壳体是一些部件的组件，所述部件包括：内壳体件，其限定内壁；以及外壳体件，其限定外壁。

在一个实施例中，所述内壳体件限定高压出口。所述压力腔将泵送腔出口与高压出口流体相连。

在一个实施例中，第一密封件和第二密封件介于所述内壳体件和外壳体件之间。所述第一密封件和第二密封件靠近所述压力腔的相反轴向端部被定位。这些密封件可以是被径向定向的密封件。

在一个实施例中，端板被可操作地安装到所述内壳体件。所述端板封闭所述泵送腔的至少一部分。

在一个实施例中，所述外壳体件为具有大致开口端和大致封闭端的大致碗形。所述开口端被定尺寸以接纳所述内壳体件穿过所述开口端。端板安装在所述外壳体件的封闭端的相反端处。所述端板封闭所述压力腔的至少一部分和所述泵送腔的一部分。

当结合附图阅读下列详细描述时，本发明的其它方面、目的和优点将变得更加清楚。

附图说明

包含在说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的多个方面，并且与描述一起用来解释本发明的原理。在附图中：

图1是根据本发明实施例的齿轮泵的透视图；

图2是沿图1的线2-2截取的图1的齿轮泵的剖视图；

图3是沿图1的线3-3截取的图1的齿轮泵的剖视图；

图4是沿图2的线4-4截取的图1的齿轮泵的简化剖视图；

图5是图1的齿轮泵的分解图；

图6是图1的齿轮泵的分解图；

图7是图1的齿轮泵的分解图；

图8是齿轮泵壳体的另一实施例的剖视图；

图9是沿图8的线9-9截取的图8的齿轮泵壳体的剖视图；

图10是沿图9的线10-10截取的图8的齿轮泵壳体的剖视图；

图11是沿图8的线11-11截取的图8的齿轮泵壳体的剖视图；

尽管下面将参考一些优选实施方式对本发明进行描述，但是本发明不局限于这些实施方式。相反，意图在于覆盖包括在如所附权利要求限定的本发明的精髓和范围内的所有可替换方式、变型和等效方式。

具体实施方式

图1示出根据本发明实施例的齿轮泵100。齿轮泵100包括：入口102，其附接到低压流体源；和高压出口104，其构造为附接到要利用来自低压流体源的流体的下游系统。

齿轮泵100包括壳体106，该壳体容纳用于泵送流体的内部部件。在该实施例中，壳体106由附接到彼此上的多个部件形成。

如参考图2和图3进一步所示，齿轮泵100以沿图1的线2-2和3-3截取的横截面被示出。低压流体经由入口102进入壳体106，穿过一对相互啮合的泵送齿轮110、112，最终通过出口104从壳体106泵出。

另外参考图4，壳体106是双壁壳体，其具有限定内泵送腔118的内壁116。壳体106包括至少部分且优选完全地围绕内壁116的外壁120。外壁120与内壁116径向向外隔开。内壁116和外壁120之间沿径向限定压力腔122，其即使不完全也是基本上围绕内壁116。

内泵送腔118限定泵送腔入口124和泵送腔出口126。该对泵送齿轮110、112在泵送腔入口124和泵送腔出口126之间可旋转地安装在内泵送腔118内。泵送腔出口126与限定在内壁116和外壁120之间的压力腔122流体连通。因此，离开内泵送腔118的高压流体围绕内壁116。围绕内壁116的高压流体平衡内壁116上的压力，以防止内壁由于泵送腔118内产生的高压而偏转。

壳体106的出口104通过压力腔122与泵送腔出口126流体相连。

相互啮合的泵送齿轮110、112包括主动齿轮110和从动齿轮112。主动齿轮110被连接到驱动轴128的外部源机械地驱动，驱动轴128与主动齿轮110相连。主动齿轮110的齿130与从动齿轮的齿132相互啮合和接合。随着主动齿轮110绕其旋转轴线134旋转，主动齿轮110驱动从动齿轮112绕其旋转轴线136旋转，旋转轴线136与旋转轴线134横向偏离和平行。此外，随着齿130、132相互啮合，它们形成帮助泵送流体的密封件。

从泵送腔入口124泵送的流体截留在相邻齿130、132与内壁116的内表面140之间的凹槽内。

齿轮110、112经由位于内泵送腔118中的泵送齿轮支撑轴承142、144、146和148可旋转地支撑在内泵送腔118中。内壁116和泵送齿轮支撑轴承142、144、146和148限定与齿轮110、112所泵送的高压流体流体连通的轴承压力腔室152、154、156和158。根据该实施例，单独的轴承压力腔室152、154、156和158可以互连以形成较大的腔室，或者可以是分开的分散腔室。泵送齿轮支撑轴承142、144、146和148相对于内壁116的内表面被定尺寸和/或成形，以便高压流体可以围绕轴承流动。

在该实施例中，内壁116和外壁120是分开的壳体部件。外壁120由在相反两端166、168开口的大致环形的套筒提供，该相反两端允许内壁被轴向插入由外壁120形成的腔。垫圈170、172将外壁120密封到内壁116，以在内壁116和外壁120之间形成压力腔。更具体地，垫圈170、172密封在密封面174、176上。内壁116的外表面包括环形槽178，当外壁120安装到内壁116上时该环形槽帮助限定压力腔122。

外壁120和它所形成的套筒在横截面上大致是圆形的，以减少高应力区。高应力区限制了壳体的压力性能或者导致会妨碍齿轮110、112和轴承142、144、146、148的可靠操作的严重偏转。

压力腔122的高度H形成为使得压力腔122与内壁116的为轴承142、144、146、148提供径向支撑的大部分重叠，并且至少靠近内壁116的在泵送操作中提供与轮齿130、132协作的工作面的那部分。

壳体106包括可操作地附接到内壁116和外壁120的端板180，以至少部分地封闭内泵送腔118的其中一个轴向端部。在该实施例中，端板180直接附接到内壁116上。

在该实施例中，入口102和出口104经由包括内壁116的内壳体部件形成。入口102和出口104均不由限定外壁120的外壳体部件提供。这样，所有的低压流体经由内壳体部件进入齿轮泵100，并且所有的高压流体从内壳体部件离开齿轮泵100。

虽然优选实施例具有由分开部件形成的内壁116和外壁120，但是这两个壁和它们形成的腔可以由限定两个壁和腔的单一部件形成。

图8-11示出了壳体206的其它实施例，该壳体提供了包括泵送腔218和压力腔222的双壁壳体。泵送腔218由内壁216限定，压力腔222形成在内壁216和外壁220之间。

在该实施例中，内壁216和泵送腔218形成为呈筒219形式的壳体部件的一部分，筒219插入限定外壁220的杯形壳体部件221中。

杯形壳体部件221还限定与开口端225相反的大体封闭端223，该开口端被定尺寸以接纳筒219穿过该开口端而安装在由杯形壳体部件221限定的腔内。

为了允许连接到可选的助推段(未示出)，壳体部件221的封闭端223包括开口227。筒219包括轴向延伸的毂231，其延伸到形成于封闭端223中的凹槽233中且密封在凹槽233中。毂231包括利用封闭端223中的开口227与泵送腔218连通的通道。毂231还包括连接到低压流体供应源、例如连接到泵送腔入口224(在图11中示出)的内部通道。毂231的内部结构被构造和被定尺寸，以便取决于哪个面暴露于低压、哪个面暴露于高压而在轴向上提供一些压力平衡。

筒219也大致为杯形，包括与开口端243相反的封闭端241。经过组装，杯形壳体部件221的封闭端223定位成邻近筒219的封闭端241。

端板280靠近开口端225、243被附接，以封闭压力腔222和泵送腔218。

壳体206还限定用于供应低压流体和排出高压流体的入口202和出口204。入口202和出口204延伸穿过外壁220。然而，在其它实施例中，入口202和出口204可以延伸穿过壳体部件221的封闭端223，或者可以延伸穿过端板280。并且，压力腔222介于出口204和泵送腔出口226之间。

在该实施例中，径向延伸的连接器255将入口202与泵送腔入口224流体相连。

包括这里所引用的出版物、专利申请和专利在内的所有参考文献通过引用结合于此，如同每个参考文献单独并明确指出通过引用结合于此并在这里全文给出。

在描述本发明的上下文中(特别是在所附权利要求书的上下文中)没有数量词修饰或用“所述”修饰以及类似的指代被解释为包括单数和复数，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应理解为开放式术语(即，表示“包括但不限于”)，除非另有说明。这里所列数值范围仅作为单独描述落入范围内的每个独立数值的简写方法，除非另有说明，并且每个独立数值如单独描述那样结合在说明书中。本文描述的所有方法可以按任何合适的顺序执行，除非本文另有说明或者与上下文明显矛盾。本文提供的任何和所有实例或示例性措辞(例如，“诸如”)的使用仅用于更好地解释本发明并且不用于限制本发明的范围，除非另有说明。说明书中的措辞不应理解为表示对实施本发明必要的任何未要求保护的要素。

这里描述了本发明的优选实施方式，包括本发明人所知的用于实施本发明的最佳模式。通过阅读上述描述，对优选实施方式进行的变化对本领域普通技术人员来说显而易见。发明人期望熟练技术人员视情况使用这些变型，并且发明人希望本发明以除了本文明确描述之外的方式实施。因此，本发明包括适用法律所允许的记载在所附权利要求中的主题的所有修改和等同物。此外，本发明涵盖所有可能变型中的上述要素的任意组合，除非本文另有说明或与上下文明显矛盾。

Claims

1.一种齿轮泵壳体，包括：

泵壳体，其具有：

内壁，其限定具有泵送腔入口和泵送腔出口的内泵送腔；以及

外壁，其围绕内壁的至少一部分，外壁与内壁间隔开以在内壁和外壁之间限定压力腔，所述泵送腔出口与所述压力腔流体连通，

其中，所述泵壳体是包括下述部件的组件：

内壳体件，其限定内壁，所述内壳体件限定高压出口，所述压力腔将泵送腔出口与高压出口流体相连；以及

外壳体件，其限定外壁。

2.根据权利要求1所述的齿轮泵壳体，其中，所述外壳体件是围绕所述内壳体件的一部分的环形套筒。

3.一种齿轮泵壳体，包括：

泵壳体，其具有：

其中，所述泵壳体是包括下述部件的组件：

内壳体件，其限定内壁，所述内壳体件限定高压出口，所述压力腔将泵送腔出口与高压出口流体相连；和

外壳体件，其限定外壁，所述外壳体件是围绕所述内壳体件的一部分的环形套筒；以及

齿轮泵壳体还包括介于所述内壳体件和外壳体件之间的第一密封件和第二密封件，所述第一密封件和第二密封件靠近所述压力腔的相反轴向端部被定位。

4.根据权利要求2所述的齿轮泵壳体，其中，所述外壳体件不提供低压流体进入泵壳体的任何入口或者高压流体离开泵壳体的任何高压出口。

5.根据权利要求1所述的齿轮泵壳体，还包括可操作地安装到所述内壳体件的端板，所述端板封闭所述泵送腔的至少一部分。

6.一种齿轮泵壳体，包括：

泵壳体，其具有：

其中，所述泵壳体是包括下述部件的组件：

内壳体件，其限定内壁；以及

外壳体件，其限定外壁，

其中，所述外壳体件为具有大致开口端和封闭端的大致碗形，所述开口端被定尺寸以接纳所述内壳体件穿过所述开口端；

还包括安装在所述外壳体件的封闭端的相反端处的端板，所述端板封闭所述压力腔的至少一部分和所述泵送腔的一部分。

7.一种齿轮泵，包括：

泵壳体，其具有：

内壁，其限定具有泵送腔入口和泵送腔出口的内泵送腔；

外壁，其围绕内壁的至少一部分，外壁与内壁间隔开以在内壁和外壁之间限定压力腔，所述泵送腔出口与所述压力腔流体连通；以及一对泵送齿轮，其在所述泵送腔入口和泵送腔出口之间定位在内泵送腔内，其中，所述一对泵送齿轮包括主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮被可旋转地支撑以便绕主动齿轮旋转轴线旋转，所述从动齿轮被可旋转地支撑以便绕从动齿轮旋转轴线旋转，所述从动齿轮旋转轴线与所述主动齿轮旋转轴线平行且横向偏离，

第一、第二、第三和第四泵送齿轮支撑轴承，第一和第二泵送齿轮支撑轴承可旋转地支撑从动齿轮，第一和第二泵送齿轮支撑轴承设置在所述内壁内和所述内泵送腔内，第三和第四泵送齿轮支撑轴承可旋转地支撑主动齿轮，第三和第四泵送齿轮支撑轴承设置在所述内壁内和所述内泵送腔内，其中，第一、第二、第三和第四泵送齿轮支撑轴承中的每一个与所述内壁限定轴承压力腔室，所述轴承压力腔室与所述泵送腔出口流体连通，使得被泵送的流体被供应到所述轴承压力腔室，

其中，所述轴承压力腔室经由所述压力腔与所述泵送腔出口流体连通。

8.一种齿轮泵，包括：

泵壳体，其具有：

内壁，其限定具有泵送腔入口和泵送腔出口的内泵送腔；

外壁，其围绕内壁的至少一部分，外壁与内壁间隔开以在内壁和外壁之间限定压力腔，所述泵送腔出口与所述压力腔流体连通；以及一对泵送齿轮，其在所述泵送腔入口和泵送腔出口之间定位在内泵送腔内；

其中，所述泵壳体是包括下述部件的组件：

外壳体件，其限定外壁。

9.根据权利要求8所述的齿轮泵，其中，所述外壳体件是围绕所述内壳体件的一部分的环形套筒。

10.一种齿轮泵，包括：

泵壳体，其具有：

内壁，其限定具有泵送腔入口和泵送腔出口的内泵送腔；

其中，所述泵壳体是包括下述部件的组件：

介于所述内壳体件和外壳体件之间的第一密封件和第二密封件，所述第一密封件和第二密封件靠近所述压力腔的相反轴向端部被定位。

11.根据权利要求9所述的齿轮泵，其中，所述外壳体件不提供低压流体进入泵壳体的任何入口或者高压流体离开泵壳体的任何高压出口。

12.根据权利要求8所述的齿轮泵，还包括可操作地安装到所述内壳体件的端板，所述端板封闭所述泵送腔的至少一部分。

13.一种齿轮泵，包括：

泵壳体，其具有：

内壁，其限定具有泵送腔入口和泵送腔出口的内泵送腔；

其中，所述泵壳体是包括下述部件的组件：

内壳体件，其限定内壁；以及

外壳体件，其限定外壁，所述外壳体件为具有大致开口端和封闭端的大致碗形，所述开口端被定尺寸以接纳所述内壳体件穿过所述开口端；