CN1412439A - 内啮合齿轮泵 - Google Patents

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CN1412439A
CN1412439A CN 02137342 CN02137342A CN1412439A CN 1412439 A CN1412439 A CN 1412439A CN 02137342 CN02137342 CN 02137342 CN 02137342 A CN02137342 A CN 02137342A CN 1412439 A CN1412439 A CN 1412439A
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李庆
李宏伟
翁振涛
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Abstract

一种内啮合齿轮泵，它包含有传动轴(1)、与传动连接一体的小齿轮(2)、与小齿轮相互啮合的并套装在泵体(4)中可自由转动的内齿圈(3)以及装在泵体(4)的前后泵盖(11)、(12)组成；在所述的小齿轮(2)与内齿圈(3)的齿顶圆圆弧面之间，装置有止动销(7)及活动的月牙块组(8)，将低压腔(56)与高压腔(52)隔离，在所述的小齿轮(2)与内齿圈(3)的左、右两个侧面各装置有左、右两个浮动侧板(15)、(16)，其上各有一个背压油腔(19)及弹性体(22)，在内齿圈(3)的外圆柱面上正对每个齿尖的中心位置轴向分布着多个孔(31)；本发明的优点在于采用轴向间隙的自动化补偿与密封及径向间隙的自动化补偿与密封装置，显著降低了齿轮泵压力油径向和轴向泄漏，大大地提高了齿轮泵的容积效率，其输出功率与输出压力随之得以大幅度提高。

Description

内啮合齿轮泵
技术领域
本发明涉及一种泵装置，特别是涉及一种内啮合齿轮泵。
背景技术
内啮合齿轮泵在现有技术中为人们所熟知。已知的内啮合齿轮泵包含有泵体1、在壳体1中转动的内齿轮2、与内齿轮2相啮合的、由传动轴8驱动且齿数比内齿轮2的齿数少一个齿的小齿轮3、以及前后泵盖4、5。吸油腔6和压油腔7之间的密封是由内齿轮2与小齿轮3啮合最深处相反的位置上小齿轮3的齿顶与内齿轮2齿之间的滑动和啮合最深处小齿轮3驱动齿面与内齿轮2齿之间的紧密贴合来形成的。小齿轮3的齿顶无约束地处于内齿轮2的齿间中，小齿轮3的理论齿形是使小齿轮的基圆在内齿轮2的基圆上滚动而确定。人们把这种内啮合齿轮泵称谓“EATOND”泵，如图8、9所示，其结构简单，所述的内齿轮2的齿基本是圆弧轮廓，但也可以使用另外的曲线，如摆线。上面所述的所谓“EATOND”泵的最大问题是其内齿轮2的每一个齿都不断地与小齿轮3的齿啮合，因为小齿轮3只比内齿轮2少一个齿；这种所有的齿总是处于啮合状态的特点不仅在加工制造过程中要求很高的精确度，而且运转中很容易发生磨损，泵的吸油腔6和压油腔7之间的密封效果为不降，从而大大降低泵的效率；此外，在运转中小齿轮3与内齿轮2齿的接触部分有很强的特殊的滑动，更引起磨损的加剧；另一个问题是由于小齿轮3和内齿轮2齿面形状的加工误差，引起内齿轮2与小齿轮3啮合最深处相反的位置上轮齿之间密封效果恶化，泵的容积效率降低；由于上述原因“EATOND”泵尽管结构简单，但在实际中应用并不十分广泛。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种能够增强密封效果的、轴向间隙与径向间隙能自动补偿的内啮合齿轮泵。
本发明的目的是通过提供一种具有如下结构的内啮合齿轮泵而实现的，该内啮合齿轮泵包括：传动轴、与传动连接一体的小齿轮、与小齿轮相互啮合的并套装在泵体中可自由转动的内齿圈以及装在泵体的前后泵盖组成；在所述的小齿轮齿数为13，内齿圈齿数为19；在所述的从动的内齿圈中心与小齿轮中心是偏置相啮合的，从而形成一个啮合最深区域和与之相反的一区域，在啮合最深区域里，小齿轮的驱动齿面与内齿圈的齿紧密贴合，而与之相反的一区域里小齿轮齿顶与内齿圈的齿顶上滑动，从而形成压油的高压腔与吸油的低压腔。
在所述的前后泵盖的内侧，各装置有前、后轴承支座，它们与前后泵盖一起螺接于泵体的前部和后部；在所述的前后轴承支座的轴孔中，分别安装有两个双金属的复合轴承，它们与传动轴的前后轴颈形成转动连接。
在所述的泵体中有一内齿圈，并可在其中的配合间隙范围内自由浮动和转动；在所述的传动轴上连接有一小齿轮，所述的小齿轮与内齿圈啮合；在所述的小齿轮与内齿圈的左、右两个侧面与前、后轴承支座侧面之间各装置有左、右两个浮动侧板。
在所述的小齿轮的齿顶与内齿圈的齿顶圆圆弧面之间，装置有止动销及活动的月牙块组8。所述的止动销及活动的月牙块组是装置在低压腔与高压腔之间。所述的月牙块组是由大月牙块、小月牙块、三个弹簧片、二个密封条、导销组成。所述的大月牙块具有月牙形的、与小齿轮的齿顶圆的曲率半径相同的内弧面，并用止动销限定其位置。
所述的大月牙块的外凸圆弧面上有二个凹槽，在二个凹槽中各装置有弹簧片、在弹簧片上各装置有密封条。所述的小月牙块紧贴装置在大月牙块外凸圆弧面凹槽中的二个密封条上，其内弧面与大月牙块的外凸圆弧面的曲率半径相同，其外弧面与内齿圈的齿顶圆圆弧面曲率半径相同。
所述的左、右浮动侧板上，各有一个背压油腔及弹性体。
所述的泵体的出油口其内圆弧面的曲率半径与内齿圈的外圆柱面曲率半径相同。所述的内齿圈的外圆柱面上正对每个齿尖的中心位置轴向分布着二个孔或多个孔。
在所述的止动销及月牙块组将吸油腔与高压腔隔离；本发明内啮合齿轮泵工作过程是这样的：当小齿轮沿顺时针方向(图2所示的方向)转动时，带动内齿圈在泵体内旋转，即小齿轮与内齿圈进入啮合状态，如图2的左半部的吸油腔的位置，此时是由小齿轮与内齿圈啮合最深处的位置上逐渐向相反的位置上滑动，即小齿轮的齿顶与内齿圈齿之间的间隙由小逐渐变大，即齿间容积逐渐变大，形成真空状态，流体则大气压力作用下进入吸油腔，从而进入吸油状态，并将流体填满油泵小齿轮与内齿圈齿间的低压腔；这时，因为小齿轮继续旋转，小齿轮与内齿圈进入啮合的区域是由小齿轮与内齿圈的啮合最浅处的位置上逐渐向相反的位置上滑动，即小齿轮的齿顶与内齿圈齿之间的间隙由大逐渐变小，即齿间容积逐渐缩小，形成挤压状态，小齿轮的齿顶与大月牙块的内弧面将液压油封死，将液压油排入油泵的高压腔，并从在内齿圈中沿圆周布置有多个径向小孔排挤出去，从而进入压油状态，排入高压腔。由此将高压油通过管道输出至执行机构。
对本发明内啮合齿轮泵的轴向间隙的补偿与密封是这样实现的：在所述的小齿轮与内齿圈的左、右两侧各有一个浮动侧板，在所述的左、右浮动侧板上，各有一个背压油腔，来自高压腔的压力油通过小孔与背压油腔接通，背压油腔采用平面组合密封结构，与前、后轴承支座的端面密封，当来自高压腔的油压升高时，背压油腔内的压力也随之升高，即产生背压力；初始压力未建立起来之前，则以平面组合密封结构中的弹性体所产生的背压力维持。在背压力作用下，所述的左、右两侧浮动侧板紧紧地贴紧小齿轮内齿圈与月牙块组的两端面上；当上述的小齿轮、内齿圈与月牙块组的两侧端面及左、右两侧浮动侧板磨损后，浮动侧板会在背压力作用下向齿轮、内齿圈的端面移动，即自动化补偿了本发明内啮合齿轮泵的轴向间隙，同时减低了压力油轴向泄漏的可能性，从而大大地提高了本发明内啮合齿轮泵的容积效率。
对本发明内啮合齿轮泵的径向间隙的补偿与密封是这样实现的：在所述的吸油腔与高压腔是用月牙块组隔离，并以止动销定位于低压腔与高压腔之间。在所述的小齿轮的传动轴的轴承固定在前后轴承支座的轴孔中，而内齿圈则浮动支承在泵体内孔中，当泵刚刚起动，压力油尚未建立起压力时，内齿圈依靠月牙块组内部的三块弹簧片给予的初始涨紧力，并分别使大月牙块、小月牙块张开，并紧贴在小齿轮的齿顶圆与内齿圈的齿顶内圆上，同时也使浮动的内齿圈的外圆面紧密地封住泵体的出油口两处，从而使低压腔与高压腔完全隔离。当油压建立起来时，压力油自动进入大月牙块和小月牙块之间的缝隙，而使大、小月牙块涨开，并分别紧贴在小齿轮的齿顶圆与内齿圈的齿顶内圆上，同样也使内齿圈的外圆面紧密地封住泵体的出油口两处，使低压腔与高压腔完全隔离，产生压力。由于内齿圈的高速转动，内齿圈与泵体运动面之间产生磨损，其间之间隙逐渐变大，则同样可由三块弹簧片(压力油尚未建立起压力时)或压力油的作用力(压力建立起来后)使其完全隔离，从而径向间隙与密封效果得到补偿，同时减低了压力油径向泄漏的可能性，又提高了本发明内啮合齿轮泵的容积效率。
本发明内啮合齿轮泵的泵体的低压腔与高压腔流道结构能使浮动的内齿圈在三块弹簧片预紧力(压力油尚未建立起压力时)或压力油的作用力(压力建立起来后)作用下，始终封住泵体的出油口，使低压腔与高压腔完全隔开
本发明内啮合齿轮泵的内齿圈的外圆柱面上正对每个齿尖的中心位置轴向分布着二个孔(或多个孔)，其孔的数量及其孔径大小是根据泵的排量来确定，排量越大，孔径越大，孔的数量越多。
如果说在本发明内啮合齿轮泵的高压腔输入压力油，则在传动轴输出额定的转速和扭矩，即成为油马达的功能。
与现有技术相比，本发明的优点在于采用轴向间隙的自动化补偿与密封及径向间隙的自动化补偿与密封装置，显著降低了齿轮泵压力油径向和轴向泄漏，大大地提高了齿轮泵的容积效率，其输出功率与输出压力随之得以大幅度提高。
附图说明
图1为本发明的总体结构布置图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为本发明的小齿轮、内齿圈、止动销及活动的月牙块组结构放大图；
图4为本发明的小齿轮、内齿圈、止动销及活动的月牙块组在高压腔部分放大图；
图5为本发明的左、右两侧浮动侧板剖视图；
图6为图5的左侧视图；
图7为本发明的泵体剖视图；
图8为本发明的内齿圈剖视图；
图9为图8的C-C剖视图；
图10为本发明的止动销及活动的月牙块组结构放大图；
图11为一种现有技术的结构示意图；
图12为图11的内齿轮2与小齿轮3啮合示意图；
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
图1至图10示出了本发明的一个实施方式。本发明的内啮合齿轮泵是由传动轴1、与传动连接一体的小齿轮2、与小齿轮相互啮合的并套装在泵体4中可自由转动的内齿圈3、及在泵体的前后泵盖11、12组成。
在前后泵盖11、12的内侧，各装置有前、后轴承支座5、6，它们与前后泵盖11、12一起螺接于泵体4的前部和后部；在所述的前后轴承支座5、6的轴孔中，分别安装有双金属的复合轴承13、14，用以支撑传动轴1的前后轴颈。
内齿圈3是套装并支承在泵体4中，并可在其中自由转动。在小齿轮2与内齿圈3的两个侧面各装置有浮动侧板15、16。
在油泵的高压区、小齿轮2与内齿圈3的齿面之间，装置有止动销7及活动的月牙块组8，所述的月牙块组8是由具有与小齿轮2的齿顶圆的曲率半径相同的内弧面811的、并用止动销限定其位置的、月牙形的大月牙块81，以及大月牙块81的外凸圆弧面上的二个凹槽中各装置有弹簧片83、在弹簧片83上各装置有密封条84、在密封条84上面紧贴着其内弧面与大月牙块81的外凸圆弧面相同曲率半径、其外弧面与内齿圈3的齿顶圆圆弧面相同曲率半径的小月牙块82组成。
在所述的止动销7及月牙块组8将吸油腔51与高压腔52隔离；当小齿轮2沿顺时针方向(图2所示的方向)转动时，带动内齿圈3在泵体4内旋转，即小齿轮2与内齿圈3进入啮合状态，如图2的左半部的吸油腔51的位置，此时是由小齿轮2与内齿圈3啮合最深处的位置上逐渐向相反的位置上滑动，即小齿轮2的齿顶与内齿圈3齿之间的间隙由小逐渐变大，即齿间容积逐渐变大，形成真空状态，流体则大气压力作用下进入吸油腔51，从而进入吸油状态，并将流体填满油泵小齿轮2与内齿圈3齿间的低压腔56；而在图2的右半部，因为此时小齿轮2继续旋转，小齿轮2与内齿圈3进入啮合的区域是由小齿轮2与内齿圈3的啮合最浅处的位置上逐渐向相反的位置上滑动，即小齿轮2的齿顶与内齿圈3齿之间的间隙由大逐渐变小，即齿间容积逐渐缩小，形成挤压状态，流体则从内齿圈3底部的径向小孔31中被排挤出去，从而进入压油状态，排入高压腔52。
本发明内啮合齿轮泵工作过程是这样的：由传动轴1驱动小齿轮2沿顺时针方向转动的同时，带动内齿圈3在泵体4内旋转，即小齿轮2与内齿圈3进入同向旋转的啮合状态，如图2的吸油腔51的位置，此时是由小齿轮2与内齿圈3啮合最深处的位置上逐渐向相反的位置上滑动，即小齿轮2的齿顶与内齿圈3齿之间的间隙由小逐渐变大，也即齿间容积由小逐渐变大，形成真空状态，流体则大气压力作用下进入吸油腔51，从而进入吸油状态，并将流体填满油泵小齿轮2与内齿圈3齿间的低压腔56；这时，小齿轮2的齿顶与大月牙块81的内弧面811将液压油封死，如图4所示，而小齿轮2继续旋转，并将液压油排入油泵的高压腔52，由此将高压油通过管道输出至执行机构。
在内齿圈3中沿圆周布置有多个径向小孔31，是用于更顺畅地吸油与排油。
对本发明内啮合齿轮泵的轴向间隙的补偿与密封是这样实现的：在所述的小齿轮2与内齿圈3的左、右两侧各有一个浮动侧板15、16，在所述的左、右浮动侧板15、16上，各有一个背压油腔19，如图2所示，来自高压腔52的压力油通过小孔21与背压油腔19接通，背压油腔19采用平面组合密封结构，与前、后轴承支座5、6的端面密封，当来自高压腔52的油压升高时，背压油腔19内的压力也随之升高，即产生背压力；初始压力未建立起来之前，则以平面组合密封结构中的弹性体22所产生的背压力维持。在背压力作用下，所述的左、右两侧浮动侧板15、16紧紧地贴紧小齿轮2、内齿圈3与月牙块组8的两端面上；当上述的小齿轮2、内齿圈3与月牙块组8的两侧端面及左、右两侧浮动侧板15、16磨损后，浮动侧板会在背压力作用下向齿轮、内齿圈的端面移动，即自动化补偿了本发明内啮合齿轮泵的轴向间隙，同时减低了压力油轴向泄漏的可能性，从而大大地提高了本发明内啮合齿轮泵的容积效率。
对本发明内啮合齿轮泵的径向间隙的补偿与密封是这样实现的：在所述的吸油腔51与高压腔52是用月牙块组8隔离，并以止动销7定位于低压腔56与高压腔52之间。在所述的小齿轮的传动轴的轴承13、14固定在前后轴承支座5、6的轴孔中，而内齿圈3则浮动支承在泵体4内孔中，当泵刚刚起动，压力油尚未建立起压力时，内齿圈3依靠月牙块组8内部的三块弹簧片83给予的初始涨紧力分别使大月牙块81、小月牙块82张开，并紧贴在小齿轮2的齿顶圆与内齿圈3的齿顶内圆上，同时也使浮动的内齿圈3的外圆面紧密地封住泵体4的出油口61、62两处，从而使低压腔56与高压腔52完全隔离。当油压建立起来时，压力油自动进入大月牙块81和小月牙块82之间的缝隙，而使大、小月牙块涨开，并分别紧贴在小齿轮2的齿顶圆与内齿圈3的齿顶内圆上，同样也使内齿圈3的外圆面紧密地封住泵体4的出油口61、62两处，使低压腔56与高压腔52完全隔离，产生压力。由于内齿圈3的高速转动，内齿圈与泵体运动面之间产生磨损，其间之间隙逐渐变大，则同样可由三块弹簧片83(压力油尚未建立起压力时)或压力油的作用力(压力建立起来后)使其完全隔离，从而径向间隙与密封效果得到补偿，同时减低了压力油径向泄漏的可能性，又提高了本发明内啮合齿轮泵的容积效率。
本发明内啮合齿轮泵的泵体4的低压腔56与高压腔52流道结构能使浮动的内齿圈3在三块弹簧片83预紧力(压力油尚未建立起压力时)或压力油的作用力(压力建立起来后)作用下，始终封住泵体4的出油口61、62，使低压腔56与高压腔5完全隔开
本发明内啮合齿轮泵的内齿圈3的外圆柱面上正对每个齿尖的中心位置轴向分布着二个孔31(或多个孔)，如图8所示，其孔的数量及其孔径大小是根据泵的排量来确定，排量越大，孔径越大，孔的数量越多。
在本发明内啮合齿轮泵的高压腔输入压力油，则在传动轴输出额定的转速和扭矩，即可成为油马达的功能。

Claims (10)

1.一种内啮合齿轮泵，它包含有传动轴(1)、与传动连接一体的小齿轮(2)、与小齿轮相互啮合的并套装在泵体内孔中可自由转动的内齿圈以及装在泵体的前后泵盖(11)、(12)组成，其特征在于：
a.在所述的从动的内齿圈(3)齿数在15至30之间，从动的内齿圈(3)与小齿轮(2)的齿数比为1.3至1.8；
b.在所述的从动的内齿圈(3)中心与小齿轮(2)中心是偏置相啮合的，从而形成一个啮合最深区域和与之相反的一区域，在啮合最深区域里，小齿轮(2)的驱动齿面与内齿圈(3)的齿紧密贴合，而与之相反的一区域里小齿轮(2)齿顶与内齿圈(3)的齿顶上滑动，从而形成压油的高压腔52与吸油的低压腔56；
c.在所述的前后泵盖(11)、(12)的内侧，各装置有前、后轴承支座(5)、(6)，它们与前后泵盖(11)、(12)一起螺接于泵体(4)的前部和后部；
d.在所述的前、后轴承支座(5)、(6)的轴孔中，分别安装有双金属的复合轴承(13)、(14)，它们与传动轴(1)的前后轴颈形成转动连接；
e.在所述的泵体(4)中有一内齿圈(3)，并可在其中的配合间隙范围内自由浮动和转动；
f.在所述的小齿轮(2)与内齿圈(3)的左、右两个侧面与前、后轴承支座(5)、(6)侧面之间各装置有左、右两个浮动侧板(15)、(16)；
g.在所述的小齿轮2的齿顶与内齿圈(3)的齿顶圆圆弧面之间，装置有止动销(7)及活动的月牙块组(8)。
2.如权利要求1所述的内啮合齿轮泵，其特征在于：所述的止动销(7)及活动的月牙块组(8)是装置在低压腔(56)与高压腔(52)之间。
3.如权利要求1或2所述的内啮合齿轮泵，其特征在于：所述的月牙块组(8)是由大月牙块(81)、小月牙块(82)、弹簧片(83)、密封条(84)及导销(85)组成。
4.如权利要求3所述的内啮合齿轮泵，其特征在于：所述的大月牙块(81)具有月牙形的、与小齿轮(2)的齿顶圆的曲率半径相同的内弧面(811)，并用止动销(7)限定其位置。
5.如权利要求3所述的内啮合齿轮泵，其特征在于：所述的大月牙块(81)的外凸圆弧面(86)上有二个凹槽，在二个凹槽中各装置有弹簧片(83)、在弹簧片(83)上各装置有密封条(84)。
6.如权利要求3所述的内啮合齿轮泵，其特征在于：所述的小月牙块紧贴装置在大月牙块外凸圆弧面(85)凹槽中的二个密封条(84)上，其内弧面与大月牙块的外凸圆弧面的曲率半径相同，其外弧面与内齿圈(3)的齿顶圆圆弧面曲率半径相同。
7.如权利要求3所述的内啮合齿轮泵，其特征在于：所述的左、右浮动侧板(15)、(16)上，各有一个背压油腔(19)及弹性体(22)。
8.如权利要求1所述的内啮合齿轮泵，其特征在于：所述的泵体(4)的出油口(61)、(62)其内圆弧面的曲率半径与内齿圈(3)的外圆柱面曲率半径相同。
9.如权利要求1所述的内啮合齿轮泵，其特征在于：所述的内齿圈(3)的外圆柱面上正对每个齿尖的中心位置轴向分布着二个孔或多个孔(31)。
10.如权利要求1所述的内啮合齿轮泵，其特征在于：所述的小齿轮(2)齿数为13，内齿圈(3)齿数为19。
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