CN108799102A - 一种齿轮泵中齿轮或凸轮泵中凸轮侧端面耐磨结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种齿轮泵中齿轮或凸轮泵中凸轮侧端面耐磨结构，其是在齿轮或凸轮的两侧端面设置凹槽，在该凹槽中的硬质合金层上表面与齿轮或凸轮的侧端面平齐，由此，在齿轮或凸轮的两侧端面上设置的硬质合金层厚度方向上的外周，形成一个由齿轮或凸轮本体构成的保护边或称为钢边。在该钢边保护下，当齿轮或凸轮受到泵送介质中硬颗粒冲击时，硬颗粒挤入齿轮或凸轮侧端面与侧板间的间隙时，硬质合金层不会脱落。因此，具有所述耐磨结构的齿轮或凸轮制作的齿轮泵或凸轮泵，可用于泵送含石英砂等强磨粒的原油、煤焦油、燃料油和无润滑的甲醇等介质，其使用寿命比起普通齿轮泵或凸轮泵可提高20至40倍。

Description

一种齿轮泵中齿轮或凸轮泵中凸轮侧端面耐磨结构

技术领域

本发明涉及齿轮泵和凸轮泵技术领域，提供一种齿轮泵中的齿轮或凸轮泵中的凸轮侧端面耐磨结构。

背景技术

目前，国内外低压≤1.5Mpa的耐磨损、耐腐蚀泵（如耐磨损、耐腐蚀离心泵等）已很普及，但国内外还没有中压（ 2至4Mpa）超级耐磨损、耐腐蚀、结构简单、价格低廉的齿轮泵或凸轮泵，可以用作中压的齿轮泵、凸轮泵等，不适合泵送含有大量强磨粒（如石英砂）的重油、渣油、煤焦油和无润滑性的甲醇等，而中压泵送这类介质在原油，燃烧器等行业有广泛的需求。

中压耐磨损泵中的侧板等零件已有很多耐磨损、耐腐蚀解决办法，唯其齿轮泵中的齿轮或凸轮泵中凸轮侧端面磨损仍无完美解决方案，是最大的技术瓶颈，也是造成齿轮泵或凸轮泵磨损报废最主要的原因。

ZL2005 2 0127177.4的发明专利提供一种耐磨损齿轮泵， 成功地解决了传统齿轮泵轴承和侧板不耐磨损的问题，但为解决齿轮侧端面不耐磨损，在齿轮侧端面嵌入硬质合金环则是一个失败的设计，在泵实际使用中，齿侧硬质合金环脱落是泵报废的主要原因，根据统计，按 ZL2005 2 0127177.4发明专利制造的耐磨损齿轮泵，实际应用中只有20％的泵硬质合金环没脱落，真正意义上做到了超级耐磨损、耐腐蚀。因此，按ZL2005 20127177.4发明专利制造的耐磨损齿轮泵，产品质量极不稳定，齿轮出问题概率奇高，也造成泵的实际成本降不下来。

ZL201720279808.7的发明专利提供一种新型耐磨型内齿轮。

可是该齿轮实际耐磨层为镀银、镀硬铬和镀铑，相对最普通的泵，银、硬铬和铑比热处理钢耐磨一点，但对泵送含石英砂类的原油、煤焦油等含强磨粒泵送介质，银、硬铬和铑起不到任何耐磨损作用。

只有比石英砂更硬的超硬材料，工业陶瓷（如热压氮化硅）、碳化钨类（硬质合金）才能根本起到超级耐磨损作用。而这类常用做金属切削刀具的材料硬度足够，但太脆，与钢表面的结合强度一直是最大的问题。

大量试验证明，泵送介质中硬颗粒挤入齿轮或凸轮侧端面与侧板之间的间隙时，硬颗粒会侧向撞击齿轮或凸轮侧端面上的硬质合金层前缘，产生极强的剪切力，硬质合金层与齿轮或凸轮结合面前缘，如若处理不好，硬质合金层会从前到后成犬齿状地成片脱落，导致齿侧内泄漏，泵失效。

发明内容

本发明的目的是根本解决上述引起齿轮或凸轮侧端面硬质合金层脱落失效问题，提供一种齿轮泵中的齿轮或凸轮泵中的凸轮侧端面耐磨结构，使设置在侧端面上的硬质合金层不脱落，使用可靠。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种齿轮泵中齿轮或凸轮泵中凸轮侧端面耐磨结构是：在齿轮或凸轮的两侧端面设置凹槽，在该凹槽内设置硬质合金层，凹槽内的硬质合金层外表面与齿轮或凸轮的侧端面平齐，由此，在齿轮或凸轮两侧端面上形成的硬质合金层，其厚度方向上的外周，由齿轮或凸轮本体构成保护边。

优选地，所述保护边宽度为0.5-1.5mm。

优选地，所述凹槽深度为0.1-1.1mm。

本发明的优点是：通过在齿轮或凸轮两个侧端面设置凹槽，硬质合金层被围绕在齿轮或凸轮本体的保护边内，保护边是齿轮或凸轮为一体材质的钢边，硬质合金层边缘处于齿轮或凸轮本体钢边的保护下，在实际使用中，泵送介质中的硬颗粒，在挤入齿侧与侧板之间的间隙时，会对齿侧前缘产生撞击，如果没有钢边保护，撞击造成的剪切力会使硬质合金层从前到后呈犬齿状脱落，有钢边保护，钢边会被很快磨损成45°左右的斜坡，但在钢边保护下，泵送介质中的硬颗粒，对硬质合金层与齿轮或凸轮凹槽底部结合面前缘，产生的剪切力根本性地减小。硬颗粒挤入时产生的正压力不会造成硬质合金层脱落，因工业陶瓷侧板和齿轮或凸轮侧端面硬质合金层的硬度，都远大于泵送介质中的硬颗粒（如石英砂），泵送介质中硬颗粒挤入时会被产生的正压力挤碎。

试验证明，只要齿轮或凸轮侧端面硬质合金层不脱落，在与超硬侧板的配合下延长泵的使用寿命会成20至40倍的提高。

在2至4Mpa泵送含石英砂等强磨粒磨损介质，如原油、煤焦油、燃料油和无润滑性的甲醇等，普通齿轮泵寿命只有几星期甚至几天的情况下，试验证明，本发明提供的齿轮泵，绝无可能在1年内损坏，而且无需任何维护，其无故障运转可以长达3-6年。

下面通过附图和实施例对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明提供的齿轮泵中具有侧端面耐磨结构的齿轮结构示意图。

图2为图1的A-A剖视结构示意图。

图3a和图3b为图1所示的齿轮与陶瓷侧板之间有硬颗粒通过时对齿轮磨损情况的示意图。

图4为本发明提供的凸轮泵中具有侧端面耐磨结构的凸轮结构示意图。

图5为图4的A-A剖视结构示意图。

图6 a和图6b为图4所示的凸轮与陶瓷侧板之间有硬颗粒通过时对凸轮磨损情况的示意图。

具体实施方式：

如图1和图2所示是一个齿轮侧端面耐磨结构的实施例，本发明提供的齿轮泵中具有侧端面耐磨结构的齿轮1，在其两侧端面11上，均设有与齿轮轮齿形状相似的凹槽12（见图1和图2），在凹槽12中设有硬质合金层2（见图2）。该硬质合金层2的上表面21与齿轮1的侧端面11平齐（见图2）。

凹槽12的外边缘12a与齿轮1侧端面11的外轮廓线11a之间形成一个保护边（见图1），通常齿轮为钢质，因此可以称该保护边为钢边A（见图2），该钢边A的宽度a为0.5至1.5mm之间。

凹槽12的内边缘12b与齿轮轴13之间留有同样一个内钢边（见图1），硬质合金层2的上表面21与齿轮1的侧端面11平齐（见图2）。

齿轮1两侧端面上的凹槽12的深度b（见图2），也就是硬质合金层的厚度为0.1至1.1mm。

通过在齿轮1两个侧端面设置凹槽12，设置在齿轮侧端面上的硬质合金层2被围绕在和齿轮一体的钢边A内，硬质合金层2边缘处于钢边A的保护下。

如图3a所示，在实际使用中，齿轮1的运动方向如箭头所示，泵送介质中的硬颗粒d（如石英砂），在挤入齿侧与工业陶瓷侧板之间的间隙时（见图3a），对齿轮的齿侧前缘产生撞击，在钢边A保护下，不会直接侧向撞击硬质合金层，对硬质合金层与凹槽底部的结合面前缘的剪切力根本性地减小。硬颗粒（如石英砂）d挤入该间隙时产生的正压力不会造成硬质合金层脱落，因硬质合金层和工业陶瓷侧板的硬度都远大于石英砂，石英砂挤入时会被产生的正压力挤碎。

实际使用中，钢边A会被很快磨损成45°左右的斜坡e（见图3b），但只要硬质合金层侧向不受到硬颗粒的直接撞击，硬质合金层与齿侧凹槽底部的结合面前缘不承受过大的剪切力，硬质合金层就不会脱落。硬质合金层和工业陶瓷侧板的硬度都远大于石英砂，其表面是不会被磨损的，只要硬质合金层不脱落，泵就不会因齿轮侧向旋转间隙磨损过大，内泄漏而造成泵报废。

在试验中使用本发明提供的齿轮，其齿轮泵在3Mpa下连续泵送含石英砂的原油、煤焦油、燃料油和无润滑性的甲醇等，试验数据显示在一年内损坏率为零，无故障运转可以长达3-6年。上述条件对比试验中，普通齿轮泵使用寿命最多几个星期，甚至几天。由此可知，本发明提供的齿轮侧端面上的钢边，虽然结构简单，但起的作用非常突出和显著。

凸轮泵中的凸轮3的耐磨结构和耐磨原理与前述齿轮泵中的齿轮1相同（见图4、图5、图6a和图6b）。

本发明提供的齿轮泵中的齿轮和凸轮泵中的凸轮，设置了特殊的耐磨结构，使得泵使用寿命得到显著延长。通常齿轮泵使用在3Mpa工作压力、强磨粒磨损情况下，几天、几星期，就会因内泄漏报废（容积效率降至40%以下），而使用本发明耐磨结构齿轮的齿轮泵，在同样情形下1年试验，测定容积效率均不低于85%。

Claims (3)

1.一种齿轮泵中齿轮或凸轮泵中凸轮侧端面耐磨结构，其特征在于：在齿轮或凸轮的两侧端面设有凹槽，在该凹槽内设置硬质合金层，该凹槽中的硬质合金层的外表面与所述齿轮或凸轮的侧端面平齐，由此，在所述齿轮或凸轮的两侧端面上形成硬质合金层，其厚度方向上的外周，由齿轮或凸轮本体构成保护边。

2.根据权利要求1所述的齿轮泵中齿轮或凸轮泵中凸轮侧端面耐磨结构，其特征在于：所述凹槽的边缘与所述齿轮或凸轮侧端面的外轮廓之间的径向距离，即所述保护边的宽度为0.5-1.5mm。

3.根据权利要求1或2所述的齿轮泵中齿轮或凸轮泵中凸轮侧端面耐磨结构，其特征在于：所述凹槽的深度为0.1-1.1mm。