CN110259818B - 一种齿轮泵及其轴承组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种齿轮泵及其轴承组件，包括两个轴承，轴承的周向侧壁设有环槽，环槽中设有密封圈，两个轴承的周向侧壁相对分布，两个密封圈沿轴向错位分布且对角挤压。本申请提供的轴承组件在齿轮泵运行后，两个密封圈的对角相互挤压，使得密封圈的端面与环槽的侧壁紧密贴合，同时密封圈的周向外侧壁与环槽的槽底紧密贴合，从而使齿轮泵的高压腔和低压腔相互隔离，避免油液从齿轮泵的高压腔泄漏至低压腔。

Description

一种齿轮泵及其轴承组件
技术领域
本发明涉及回转泵技术领域，更具体地说，涉及一种轴承组件。此外，本发明还涉及一种包括上述轴承组件的齿轮泵。
背景技术
燃油调节系统作为发动机的核心部件在发动机的运行过程中起着举足轻重的作用，而燃油调节器中的齿轮泵作为能源转换装置，在电机的带动下源源不断的为发动机燃油调节系统提供能源。齿轮泵作为燃调系统的关键组件，其性能的优劣直接关系到整个发动机的运行状况是否高效、稳定。而齿轮泵的高效和高度集成在燃油调节系统中，使其具有显著的优势，在航天领域内获得越来越多的应用，一种典型的应用就是航空航天领域的航空发动机。
然而目前齿轮泵中的轴承普遍采用对称的半八字结构，同时密封结构普遍采用密封圈对称接触的方式来进行密封，实际工作过程中，轴承组件中密封圈与密封圈相接触的地方存在轴向和径向细微泄漏，使得齿轮泵高压腔油液会缓慢流向低压腔，导致容积效率降低。
综上所述，如何避免齿轮泵的高压腔向低压腔泄漏油液，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种轴承组件，其密封效果好，油液不易从高压腔向低压腔泄漏。本发明的另一目的是提供一种包括上述轴承组件的齿轮泵。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种轴承组件，包括两个轴承，所述轴承的周向侧壁设有环槽，所述环槽中设有密封圈，两个所述轴承的周向侧壁相对分布，两个所述密封圈沿轴向错位分布且对角挤压。
优选的，所述轴承设有高压油流道，所述高压油流道一端位于所述轴承靠近高压腔的端面、另一端位于所述环槽的槽底，所述环槽的槽底设有用于形成压力平衡腔的油液槽，所述油液槽的槽底与另一轴承相对。
优选的，所述密封圈呈圆环形。
优选的，所述密封圈的断面呈矩形。
优选的，所述轴承的周向侧壁设有第一配合面和第二配合面，在同一所述轴承中，所述第一配合面、所述环槽、所述第二配合面沿轴向依次分布；两个所述轴承连接时，一者的所述第一配合面与另一者的所述第二配合面相贴合。
优选的，同一所述轴承中，所述第二配合面为凹陷的小圆弧面，位于所述环槽一侧、且设有所述第一配合面的所述轴承的周向侧壁呈圆柱形。
优选的，同一所述轴承中，所述小圆弧面和所述环槽之间设有大圆弧面，所述小圆弧面与所述大圆弧面之间具有朝向所述环槽的第一台阶面，所述小圆弧面与另一所述轴承的所述第一配合面贴合，所述大圆弧面与另一所述轴承的所述密封圈的外侧壁贴合，所述第一台阶面与另一所述轴承的所述密封圈的端面相抵。
优选的，两个所述轴承通过定位销连接，所述定位销的一端穿过一个所述轴承的所述小圆弧面、另一端穿过另一所述轴承的所述第一配合面。
一种齿轮泵，包括上述任意一种轴承组件。
本发明提供的轴承组件包括两个周向侧壁相对分布的轴承，每一轴承的周向侧壁设有环槽，环槽中设有密封圈，两个密封圈沿轴向错位分布且对角挤压。
在工作过程中，两个密封圈沿轴向错位分布，同时二者的对角相互挤压，二者之间的挤压力能够分解为轴向分力和径向分力。其中，轴向分力将密封圈的端面压紧在环槽的侧壁，径向分力将密封圈的周向外侧壁压紧在环槽的槽底，因此油液不易通过密封圈与环槽的接触区域发生泄漏。同时，由于两个密封圈相互挤压，因此，油液也不易通过两个密封圈的接触区域发生泄漏。
因此，本申请提供的轴承组件可以避免油液从高压腔向低压腔泄漏的问题，进而提升齿轮泵的效率。
本申请还提供了一种齿轮泵，具有上述有益效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的轴承组件的俯视图；
图2为本发明所提供的密封圈的俯视图；
图3为本发明所提供的密封圈的剖面图；
图4为图1中A-A向的剖面图；
图5为本发明所提供的第一个轴承的结构示意图；
图6为本发明所提供的第一个轴承的高压油流道的结构示意图；
图7为本发明所提供的第二个轴承的结构示意图；
图8为本发明所提供的第二个轴承的高压油流道的结构示意图。
图1～8中的附图标记为：
轴承1、密封圈2、定位销3、小圆弧面4、大圆弧面5、第一台阶面51、第二台阶面52、油液槽6、环槽7、第一配合面8、高压油流道9。
其中，两个轴承分别为轴承1A、轴承1B，两个密封圈分别为密封圈2A、密封圈2B。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种轴承组件，其密封性高，在工作过程中油液不易从高压腔向低压腔泄漏。本发明的另一核心是提供一种包括上述轴承组件的齿轮泵。
请参考图1～8，图1为本发明所提供的轴承组件的俯视图；图2为本发明所提供的密封圈的俯视图；图3为本发明所提供的密封圈的剖面图；图4为图1中A-A向的剖面图；图5为本发明所提供的第一个轴承的结构示意图；图6为本发明所提供的第一个轴承的高压油流道的结构示意图；图7为本发明所提供的第二个轴承的结构示意图；图8为本发明所提供的第二个轴承的高压油流道的结构示意图。
本发明提供了一种轴承组件，包括两个轴承1，轴承1的周向侧壁设有环槽7，环槽7中设有密封圈2，两个轴承1的周向侧壁相对分布，两个密封圈2沿轴向错位分布且对角挤压。
具体的，每一个轴承1均设置有环槽7和密封圈2，环槽7沿轴承1的外侧壁延伸，密封圈2的形状需要根据环槽7的形状灵活选择，二者的形状保持一致。在实际使用时，优选环槽7为圆形槽，相应的，密封圈2呈圆环形，此时密封圈2在制造和安装上更加便捷。可选的，密封圈2的断面可以呈锥形、桶形、圆形或其他形状，本申请优选密封圈2的断面呈矩形。
轴承1的数量有两个，轴承1A和轴承1B并排分布形成“8”字形结构。二者端面可以保持平齐。在实际使用时，轴承1A和轴承1B均安装于齿轮泵的壳体内部。
密封圈2可沿周向划分为内段和外段，两个密封圈2的外段位于“8”字形轴承组件的外部，并在高压的作用下牢靠的贴合于齿轮泵壳体的内侧壁，起到防止油液从轴承1与壳体之间的缝隙泄漏的密封作用。两个密封圈2的内段位于轴承1A与轴承1B的相对区域中，即轴承组件的内部，同时两个密封圈2的内段错位分布且对角挤压。
错位分布指，在轴承1A与轴承1B装配状态下，密封圈2A与密封圈2B在轴向的位置不同。更具体的，密封圈2A的下端面与密封圈2B的上端面相抵，同时密封圈2A的上端面至密封圈2B的下端面的距离小于或等于两个密封圈2的厚度和。
对角指密封圈2的端面与周向侧壁的交界区域，此处的周向侧壁可以是密封圈2的内环面、也可以是密封圈的外环面。对角挤压指密封圈2A的对角与密封圈2B的对角相互挤压。
在工作过程中，由于两个密封圈2沿轴向错位分布且对角挤压，二者相互的挤压力能够分解为轴向分力和径向分力。其中，轴向分力将密封圈2的端面压紧在环槽7的侧壁，径向分力将密封圈2的周向外侧壁压紧在环槽7的槽底，因此密封圈2与环槽7的接触区域的密封性较高，进而有效消除密封圈2的接触区域因密封圈2倒圆角所引起的泄漏。同时，由于两个密封圈2的接触区域相互挤压，因此，油液也不易通过两个密封圈2的接触区域发生泄漏。
因此，本申请提供的轴承组件解决了原有密封圈2圆角处的小缝隙密封不严所导致的高压腔与低压腔互通的问题，进而提升了齿轮泵的效率，从本质上提高其性能。
进一步的，本申请提供的一种实施例中，轴承1设有高压油流道9，高压油流道9一端位于轴承1靠近高压腔的端面、另一端位于环槽7的槽底，环槽7的槽底设有用于形成压力平衡腔的油液槽6，油液槽6的槽底与另一轴承1相对。
具体的，同一个轴承1中，油液槽6位于环槽7的槽体、并向靠近轴线的方向凹陷，油液槽6与密封圈2的内侧壁围成压力平衡腔。齿轮泵运行后，油液从高压腔进入轴承1的端面，通过端面上的高压油流道9进入到环槽7中，最终通过环槽7进入压力平衡腔，将密封圈2撑起来。此时，密封圈2的外部受另一密封圈2的挤压，同时内部被压力平衡腔内的油液支撑，压力平衡腔使两个密封圈2在相互接触区域的受力保持平衡。
可选的，本申请提供的一种实施例中，轴承1的周向侧壁设有第一配合面8和第二配合面，在同一轴承1中，第一配合面8、环槽7、第二配合面沿轴向依次分布；两个轴承1连接时，一者的第一配合面8与另一者的第二配合面相贴合。此时，轴承1A与轴承1B的周向侧壁配合得更加紧密，进一步降低了高压腔与低压腔连通的可能性。
可选的，本申请提供的一种实施例中，同一轴承1中，第二配合面为凹陷的小圆弧面4，位于环槽7一侧、且设有第一配合面8的轴承1的周向侧壁呈圆柱形。
具体的，对于同一个轴承1，轴承1的周向侧壁包括第一周向侧壁和第二周向侧壁，且二者分布在环槽7的两侧。第一配合面8、第二配合面分别设于第一周向侧壁和第二周向侧壁。第一周向侧壁呈圆柱形，由于第二配合面与第一周向侧壁中的第一配合面8贴合，因此，第二配合面为朝向自身所在轴承1的轴线凹陷的圆弧面，为方便与下文区分，此处称第二配合面的圆弧面为小圆弧面4。
上述结构的轴承1在加工过程中，由于常见的轴承1的外侧壁为圆柱面，因此，第一周向侧壁可以保持原样不做加工，仅对第二周向侧壁进行加工处理，使其具有第二配合面，从而简化加工过程。
可选的，本申请提供的一种实施例中，同一轴承1中，小圆弧面4和环槽7之间设有大圆弧面5，小圆弧面4与大圆弧面5之间具有朝向环槽7的第一台阶面51，小圆弧面4与另一轴承1的第一配合面8贴合，大圆弧面5与另一轴承1的密封圈2的外侧壁贴合，第一台阶面51与另一轴承1的密封圈2的端面相抵。
具体的，考虑到密封圈2安装完毕后，密封圈2的周向外侧壁凸出于轴承1的周向外侧壁，因此，在小圆弧面4和环槽7之间设置用于避让另一个轴承1外周密封圈2的避让槽。避让槽向自身所在轴承1的轴线内凹，且内凹深度大于小圆弧面4的内凹深度，避让槽的槽底为大圆弧面5，同时在侧壁具有朝向环槽7的第一台阶面51。在装配状态下，第一个轴承1的密封圈2设于第二个轴承1的避让槽中。
可选的，避让槽与环槽7之间也可以形成与第一台阶面51相对的第二台阶面52，第一个轴承1中的第一台阶面51、第二台阶面52分别与第二个轴承1的密封圈2的上端面、下端面相贴合，从而将第二个轴承1的密封圈2夹在避让槽中。例如图4中，轴承1A中的第一台阶面51、第二台阶面52分别与密封圈2B的上端面、下端面相贴合。
可选的，为了加强两个轴承1的连接牢固性，两个轴承1可以通过定位销3连接固定。具体的，两个轴承1的周向侧壁设有相对的销孔，二者的销孔中设有定位销3。例如，定位销3的一端穿过一个轴承1的小圆弧面4、另一端穿过另一轴承1的第一配合面8。
值得注意的是，在实际使用过程中，优选同一个轴承1沿轴向依次设置有小圆弧面4、大圆弧面5、环槽7、第一配合面8，同时环槽7的槽底设置油液槽6，此时轴承1的周向侧壁呈五段式阶梯状结构。
另外，优选轴承1A与轴承1B的结构、尺寸完全相同，且二者可以采用反向安装的方式拼合成轴承组件，其中反向安装指二者的轴线平行、端面位置相反。则此时轴承组件的加工更加便捷，无需对轴承1A和轴承1B进行单独加工。
除了上述轴承组件，本发明还提供一种包括上述任意一种轴承组件的齿轮泵，该齿轮泵由于使用了上述轴承组件，其密封性较高，不易出现油液泄漏的问题。该齿轮泵的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
可选的，优选齿轮泵的类型为直齿外啮合圆柱齿轮泵。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的齿轮泵及其轴承组件进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种轴承组件，其特征在于，包括两个轴承(1)，所述轴承(1)的周向侧壁设有环槽(7)，所述环槽(7)中设有密封圈(2)，两个所述轴承(1)的周向侧壁相对分布，第一个所述轴承(1)上的所述密封圈(2)与第二个所述轴承(1)上的所述密封圈(2)沿轴向错位分布且对角挤压。
2.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承(1)设有高压油流道(9)，所述高压油流道(9)一端位于所述轴承(1)靠近高压腔的端面、另一端位于所述环槽(7)的槽底，所述环槽(7)的槽底设有用于形成压力平衡腔的油液槽(6)，所述油液槽(6)的槽底与另一轴承(1)相对。
3.根据权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述密封圈(2)呈圆环形。
4.根据权利要求3所述的轴承组件，其特征在于，所述密封圈(2)的断面呈矩形。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承(1)的周向侧壁设有第一配合面(8)和第二配合面，在同一所述轴承(1)中，所述第一配合面(8)、所述环槽(7)、所述第二配合面沿轴向依次分布；两个所述轴承(1)连接时，一者的所述第一配合面(8)与另一者的所述第二配合面相贴合。
6.根据权利要求5所述的轴承组件，其特征在于，同一所述轴承(1)中，所述第二配合面为凹陷的小圆弧面(4)，位于所述环槽(7)一侧、且设有所述第一配合面(8)的所述轴承(1)的周向侧壁呈圆柱形。
7.根据权利要求6所述的轴承组件，其特征在于，同一所述轴承(1)中，所述小圆弧面(4)和所述环槽(7)之间设有大圆弧面(5)，所述小圆弧面(4)与所述大圆弧面(5)之间具有朝向所述环槽(7)的第一台阶面(51)，所述小圆弧面(4)与另一所述轴承(1)的所述第一配合面(8)贴合，所述大圆弧面(5)与另一所述轴承(1)的所述密封圈(2)的外侧壁贴合，所述第一台阶面(51)与另一所述轴承(1)的所述密封圈(2)的端面相抵。
8.根据权利要求7所述的轴承组件，其特征在于，两个所述轴承(1)通过定位销(3)连接，所述定位销(3)的一端穿过一个所述轴承(1)的所述小圆弧面(4)、另一端穿过另一所述轴承(1)的所述第一配合面(8)。
9.一种齿轮泵，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的轴承组件。
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