CN107725357B - 一种适用于水液压传动的内啮合齿轮泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于水液压传动的内啮合齿轮泵，由泵壳、外齿轮、内齿圈、侧板、月牙块和补偿块组成。补偿块设置在泵体的耳形槽内，补偿块一侧表面与内齿圈接触，补偿块另一侧表面与泵体耳形槽形成压力容腔。在容腔内液体压力的作用下，补偿块可在泵体耳形槽内沿径向均匀移动，并自适应补偿内齿圈与补偿块之间的距离，从而显著降低泵内间隙泄漏。另一方面，有助于消除传统齿轮泵因泵体与内齿圈剧烈磨损而造成的泄漏现象。

Description

一种适用于水液压传动的内啮合齿轮泵

技术领域

本发明是涉及一种内啮合齿轮泵，特别是涉及一种适用于水液压传动工况下的内啮合齿轮泵。

背景技术

现代液压传动技术在工业生产、装备制造领域具有广泛的应用，而纯水液压传动技术是现代液压研究领域的前沿方向之一。由于纯水具有无污染、来源广泛、阻燃性好等优点，积极开展纯水液压传动的研究与开发，对节约能源，保护环境，可持续发展及开发绿色液压产品，都具有十分重要的意义。

此外，伴随着家用生活类液压设备的发展，液压系统向着水液压传动方向发展成为了一种必然趋势，其中最大的挑战在于优质水液压泵的研制。内啮合齿轮泵具有噪声低、困液小、结构紧凑和稳定性好等突出特点而被广泛用于各类工程机械，但目前仍无法将油压内啮合齿轮泵直接应用于水液压传动的工作需求。其主要原因在于纯水的粘度较液压液低，高压下泵的内泄漏迅速加大，并主要表现在齿轮齿顶与月牙块间的间隙泄漏、齿轮端面与侧板间的轴向间隙泄漏和齿轮与泵体之间的间隙泄漏三方面。

为了减小内啮合齿轮泵的内泄漏，近年来技术人员做了相关研究：

在内齿圈与外齿轮之间设置带有径向补偿功能的月牙块（如参考专利US20100233005、专利201410168460.5和专利201210429565.2），该装置使月牙块在油液作用下张开并分别支撑在内齿圈和齿轮轴齿顶上，由此实现径向补偿。该径向补偿装置大幅减小了齿轮齿顶与月牙块之间的间隙泄漏。

在齿轮端面设置浮动侧板轴向补偿装置（如参考专利US5354188、专利201410389136.6和专利201110351330.1），该装置利用两端面压力作用使侧板浮动贴合在齿轮端面，由此实现轴向补偿。该装置进一步减小了齿轮端面与侧板间的轴向间隙泄漏。

但是针对内啮合齿轮泵齿轮与泵体之间的间隙泄漏，善无较好的解决方案，目前的大部分设计方案中，泵体与内齿圈之间采用固定间隙，无间隙补偿装置，这一结构设计导致泵内高压区与低压区之间的间隙泄漏加大。此外，由于纯水的润滑性较差，内齿圈在泵体内转动过程中两者之间难以形成润滑膜，导致内齿圈及泵体磨损加剧，进一步加大了泵的内泄漏。为了适应水液压传动装备的发展，研制新型结构的微泄漏水液压内啮合齿轮泵十分必要。

发明内容

本发明目的是提供一种适用于水液压传动的内啮合齿轮泵，泵体内设置补偿块，补偿块在水压力作用下沿径向均匀的贴合内齿圈外表面，有效减小了补偿块与内齿圈的间隙，从而显著降低高压区与低压区之间的间隙泄漏，为该泵应用于水液压传动提供良好保障。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种适用于水液压传动的内啮合齿轮泵，包含一个外齿轮和一个与外齿轮轮齿相啮合的内齿圈，所述内齿圈嵌入泵体之中，所述内齿圈与外齿轮两齿轮的齿部围成一个两侧逐渐变窄且对称的月牙形空间，所述月牙形空间的一侧布置有大月牙块和小月牙块，所述大月牙块、小月压块、泵体、内齿圈及外齿轮使泵内部被分隔成高压区和低压区。

所述泵体内开有非完全贯通的泵体内壁耳形槽，所述泵体内壁耳形槽内嵌有可沿其壁面径向移动的补偿块及可伸缩的方形密封弹性体，三者之间围成补偿压力容腔，所述补偿压力容腔在泵体内轴向投影区域开有与高压区连通的引流孔道，补偿块内圆弧面与内齿圈外壁面贴合。

进一步的，所述泵体内壁耳形槽为非完全贯通的等截面柱状结构槽，其一端具有倾斜的耳形槽斜面，所述补偿块为等截面柱状结构块，其一端具有倾斜的补偿块斜面。

进一步的，所述补偿块斜面与所述耳形槽斜面的倾斜角度大小及倾斜方向相同。

进一步的，所述补偿块内圆弧面开设有储液槽，储液槽为沿轴向布置的线性凹槽

进一步的，所述补偿块内圆弧面与内齿圈外壁面的圆弧同心。

进一步的，所述补偿块内圆弧面与内齿圈外壁面的圆弧半径相等。

进一步的，所述补偿块与泵体内壁耳形槽的接触面之间留有0~0.2mm间隙。

进一步的，所述方形密封弹性体是横截面积为方形环的柱状体，其材料为四氟乙烯。

进一步的，所述补偿压力容腔内的引流孔道的数量为3，所述引流孔道的横截面是直径为0.1~1mm的圆孔。

进一步的，所述泵体内壁耳形槽的数量为1~3个。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）泵体内补偿块与内齿圈之间的间隙微小、均匀，泵的内泄漏量低。泵体槽内安装的补偿块可在水压力作用下均匀贴合于内齿圈外壁面，有效减小泵体与内齿圈之间的间隙，此外，随着内齿圈和补偿块的磨损，补偿块可在槽内移动，动态的补偿内齿圈与补偿块之间的间隙，有效抑制了因补偿块与内齿圈工作磨损造成的间隙泄漏，提高了泵在水液压传动工况的工作性能。

（2）泵体内补偿块沿径向均匀移动，补偿块受力均匀、无偏磨。补偿块的外圆面受到水压力作用后，补偿块在方形密封弹性体的支撑下，可沿着内齿圈半径方向均匀移动，从而使内齿圈外圆面与补偿块内圆面均匀接触，避免了因补偿块受力不均造成的偏磨缺陷，进一步保证了补偿块与内齿圈之间间隙的均匀性。

（3）补偿块开设的储液槽，可储存部分液体，减小补偿块与内齿圈的磨损。补偿块的内圆弧面开设沿轴向布置的线性凹槽，当内齿圈转动时，传动介质可储存在凹槽内，以形成润滑膜，避免补偿块与内齿圈产生干摩擦，有效减小补偿块及内齿圈的磨损。

附图说明

图1是本发明总体结构的爆炸示意图。

图2是本发明内部结构的正面示意图。

图3是图2在A-A向的剖面示意图。

图4是径向补偿装置的局部放大示意图。

图5是方形密封弹性体的结构示意图。

图6是本发明的另一实施例的剖面示意图。

图7是本发明的又一实施例的剖面示意图。

图中：1、左泵盖，2、左接盖，3、泵体，4、定位销，5、左背压腔垫片， 6、外齿轮，7、补偿块，8、方形密封弹性体，9、左侧板，10、内齿圈，11、小销轴，12、限位销，13、大月牙块，14、小月牙块，15、双头螺栓，16、密封棍，17、右侧板，18、右背压腔垫片，19、滑动轴承，20、右接盖，21、右泵盖，22、垫片，23、螺母，24、唇形密封圈，25、内齿圈通液孔，26、进液口，27、出液口，28、低压区，29、高压区，30、外齿轮齿槽，31、内齿圈齿槽， 32、储液槽，33、第二补偿块，34、第二方形密封弹性体，35、泵体内壁面，36、内齿圈外壁面，37、补偿压力容腔，38、引流孔道，39、补偿块内圆弧面，40、泵体内壁耳形槽，41、补偿块斜面， 42、耳形槽斜面，43、补偿块外圆弧面，44、第三方形密封弹性体，45、第三补偿块

具体实施方式

下面结合附图和实施例，说明本发明的具体实施方式。

图1~5表示了本发明的结构示意图。一种适用于水液压传动的内啮合齿轮泵，包含一个外齿轮6和一个与外齿轮轮齿相啮合的内齿圈10，内齿圈10嵌入泵体3之中，所述内齿圈10与外齿轮6两齿轮的齿部围成一个两侧逐渐变窄且对称的月牙形空间，月牙形空间的一侧布置有大月牙块13和小月牙块14，大月牙块13、小月压块14、泵体3、内齿圈10及外齿轮6使泵内部被分隔成高压区29和低压区28。外齿轮6能够围绕平行轴线转动地支撑在泵壳之中。

内啮合齿轮泵的泵壳由左泵盖1、左接盖2、泵体3、右接盖20、右泵盖21组成，所述泵壳中的泵体3、左接盖2和右接盖20由定位销4定位，由双头螺栓15将泵壳联接为一整体，由垫片22和螺母23将其锁紧。泵壳内部安装有外齿轮6、内齿圈10、小月牙块14、大月牙块13、限位销12、密封辊16、小销轴11、左侧板9、左背压腔垫片5、右侧板17、右背压腔垫片18、滑动轴承19、唇形密封圈24。左接盖2和右接盖20内腔中各安放一个滑动轴承19，其配合为过渡配合，外齿轮6穿过滑动轴承19且其配合也为过渡配合。

图2~4中，内齿圈10安放在泵体3内，内齿圈外壁面36与泵体内壁面35间隙配合，外齿轮6和内齿圈10的轴线被布置成相互平行错开，大月牙块13和小月牙块14分布在内齿圈10和外齿轮6之间，大月牙块13、小月牙块14和密封辊16具有相等的轴向长度，且它们的左右两端面分别与左侧板9和右侧板17的端面相接触。

图3中，当外齿轮6逆时针转动时，低压区28内的齿轮副逐渐脱离啮合，该区域压力降低，液体经进液口26吸入，通过内齿圈通液孔25进入低压区28。随后，液体进入外齿轮齿槽30和内齿圈齿槽31，随着齿轮转动，齿槽内液体被带入高压区29，伴随高压区29内的齿轮副逐渐进入啮合，液体压力升高，液体通过出液口27被挤出。

图3~4中，泵体3内开有非完全贯通的泵体内壁耳形槽40，泵体内壁耳形槽40内嵌有可沿其壁面且朝着内齿圈10半径方向移动（移动方向如图4中箭头所示）的补偿块7及与补偿块7相配合的可伸缩的方形密封弹性体8。泵体内壁耳形槽40、补偿块7和方形密封弹性体8三者之间围成补偿压力容腔37，所述补偿压力容腔37在泵体3内轴向投影区域开有与高压区29连通的引流孔道38，通过泵体3内的引流孔道38，高压区29内的有压液体可以流入补偿压力容腔37内，所述补偿压力容腔37内的有压液体在与补偿块7的接触侧（补偿块7的外圆弧面）产生推力，推动补偿块7沿着泵体内壁耳形槽40的壁面均匀移动，使补偿块内圆弧面39与内齿圈外壁面36均匀接触。本发明专利中，通过设置补偿块7，泵体内壁面35与内齿圈外壁面36允许存在一定的间隙a，泵体内高压区29与低压区28可通过补偿块7实现分隔，补偿块内圆弧面39与内齿圈外壁面36的完全贴合，有助于减小补偿块7与内齿圈10之间的间隙，从而有效减小泵的内泄漏。此外，随着内齿圈10和补偿块7的磨损，补偿块7可在槽内移动，动态的补偿内齿圈10与补偿块7之间的间隙，有效抑制了因补偿块7与内齿圈10工作磨损造成的间隙泄漏，提高了泵在水液压传动工况的工作性能。

所述泵体内壁耳形槽40为非完全贯通的等截面柱状结构槽，所述泵体内壁耳形槽40一端具有倾斜的耳形槽斜面42；所述补偿块7为等截面柱状结构块，所述补偿块7一端具有倾斜的补偿块斜面41。所述补偿块斜面41与所述耳形槽斜面42的倾斜角度大小及倾斜方向相同。方形密封弹性体8嵌入补偿块7之中，补偿块7和方形密封弹性体8之间采用间隙配合，之后将二者的配合体沿轴向（泵体的轴向）放置在泵体内壁耳形槽40内，为了使补偿块7在泵体内壁耳形槽40内均匀、低摩擦的移动，补偿块7与泵体内壁耳形槽40接触面之间留有一定间隙b，优选的间隙b的大小为0~0.2mm，间隙b中可存储少量液体，实现补偿块移动过程中的润滑。

补偿块外圆弧面43、补偿块内圆弧面39与内齿圈外壁面36的圆弧同心，因此当补偿块外圆弧面43受到液体压力作用时，补偿块7在方形密封弹性体8的支撑下，沿着泵体内壁耳形槽40向着内齿圈的转动中心方向均匀移动，从而使内齿圈外壁面36与补偿块内圆弧面39均匀接触，避免了因补偿块受力不均造成的偏磨缺陷，进一步保证了补偿块与内齿圈之间间隙的均匀性，此外，补偿块斜面41与耳形槽斜面42具有相同大小及方向的倾斜角度，两斜面的配合可以对补偿块7的移动行程起到很好的限位效果。

补偿块内圆弧面39开设有储液槽32，该储液槽32为沿轴向布置的线性凹槽，当内齿圈转动时，传动介质可储存在凹槽内，以形成润滑膜，避免补偿块7与内齿圈10产生干摩擦，有效减小补偿块7及内齿圈10的磨损。

所述补偿压力容腔37内的引流孔道38为泵体3内横截面为圆形的孔状细长孔液道，所述引流孔道38的数量为3，引流孔道38的横截面是直径为0.1~1mm的圆孔。

所述补偿块内圆弧面39与内齿圈外壁面36的圆弧半径相等。

所述补偿块7的轴向厚度与泵体内壁耳形槽40的轴向厚度相等，以保证补偿块具有最好的密封效果。

图5中，方形密封弹性体8为柱状体，其横截面积为具有一定宽度的方形环，方形密封弹性体8的材料为具有较高硬度的密封材料，优选的，所述方形密封弹性体8的材料为四氟乙烯。

图6是本发明的另一实施例，泵体3开有两个泵体内壁耳形槽，并且在实施例1的基础上，泵体内壁耳形槽内装配有第二补偿块33和第二方形密封弹性体34。

图7是本发明的又一实施例，泵体3开有三个泵体内壁耳形槽，并且在实施例1的基础上，泵体内壁耳形槽内装配有第二补偿块33、第二方形密封弹性体34、第三方形密封弹性体44和第三补偿块45。

经过理论分析，所述泵体内壁耳形槽40的数量1~3为宜，所述补偿块7的数量1~3为宜，所述方形密封弹性体8的数量1~3为宜，如泵体3的内壁面开有其它数量的耳形槽也可达到本实施例同等的作用效果。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种适用于水液压传动的内啮合齿轮泵，包含一个外齿轮（6）和一个与外齿轮轮齿相啮合的内齿圈（10），所述内齿圈（10）嵌入泵体（3）之中，所述内齿圈（10）与外齿轮（6）两齿轮的齿部围成一个两侧逐渐变窄且对称的月牙形空间，所述月牙形空间的一侧布置有大月牙块（13）和小月牙块（14），所述大月牙块（13）、小月压块（14）、泵体（3）、内齿圈（10）及外齿轮（6）使泵内部被分隔成高压区（29）和低压区（28），其特征在于：所述泵体（3）内开有非完全贯通的泵体内壁耳形槽（40），所述泵体内壁耳形槽（40）内嵌有可沿其壁面径向移动的补偿块（7）及可伸缩的方形密封弹性体（8），三者之间围成补偿压力容腔（37），所述补偿压力容腔（37）在泵体（3）内轴向投影区域开有与高压区（29）连通的引流孔道（38），补偿块内圆弧面（39）与内齿圈外壁面（36）贴合；

所述方形密封弹性体（8）是横截面积为方形环的柱状体；

所述泵体内壁耳形槽（40）为非完全贯通的等截面柱状结构槽，其一端具有倾斜的耳形槽斜面（42），所述补偿块（7）为等截面柱状结构块，其一端具有倾斜的补偿块斜面（41）；

所述补偿块内圆弧面（39）与内齿圈外壁面（36）的圆弧同心；

所述补偿块内圆弧面（39）与内齿圈外壁面（36）的圆弧半径相等。

2.根据权利要求1所述一种适用于水液压传动的内啮合齿轮泵，其特征在于所述补偿块斜面（41）与所述耳形槽斜面（42）的倾斜角度大小及倾斜方向相同。

3.根据权利要求1所述一种适用于水液压传动的内啮合齿轮泵，其特征在于所述补偿块内圆弧面（39）开设有储液槽（32），储液槽（32）为沿轴向布置的线性凹槽。

4.根据权利要求1所述一种适用于水液压传动的内啮合齿轮泵，其特征在于所述补偿块（7）与泵体内壁耳形槽（40）的接触面之间留有0~0.2mm间隙。

5.根据权利要求1所述一种适用于水液压传动的内啮合齿轮泵，其特征在于所述方形密封弹性体（8）的材料为四氟乙烯。

6.根据权利要求1所述一种适用于水液压传动的内啮合齿轮泵，其特征在于所述补偿压力容腔（37）内的引流孔道（38）的数量为3，所述引流孔道（38）的横截面是直径为0.1~1mm的圆孔。

7.根据权利要求1所述一种适用于水液压传动的内啮合齿轮泵，其特征在于所述泵体内壁耳形槽（40）的数量为1~3个。