CN211598984U - 一种双级内啮合滚套泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双级内啮合滚套泵，包括泵体，在泵体内设置大齿轮、中齿轮和小齿轮，齿数比为6:5:4；中齿轮具有齿轮盘，齿轮盘上通过固连的销轴铰接有滚套；中齿轮的滚套分别与大齿轮、小齿轮啮合，形成齿形密封，无月牙隔板；大齿轮的内圆、中齿轮的滚套的中心分度圆及小齿轮的外圆相交于一点，该点为一滚套的中心；大齿轮的齿的两个侧面采用平面齿形，两个侧面夹角为120度，大齿轮的齿根为外凸的圆弧齿面，圆弧齿面与两个侧面及大齿轮的内圆分别相切。本实用新型还公开了大齿轮作为主动齿轮的驱动方式及并提供了关键设计参数。本实用新型解决了现有滚套泵的大齿轮干涉问题、密封问题及无关键设计参数问题，适于推广应用。

Description

一种双级内啮合滚套泵

技术领域

本实用新型涉及内啮合泵领域，特别是涉及一种双级内啮合滚套泵。

背景技术

专利申请号为201210349935.1的发明专利(双级内啮合滚套泵)为申请人于2012年9月14申请的专利，该专利公开了一种双级内啮合滚套泵，在泵体内设置大齿轮、中齿轮和小齿轮，中齿轮具有齿轮盘，齿轮盘上通过固连的销轴铰接有若干个滚套，中齿轮的滚套分别与大齿轮、小齿轮的齿面啮合，大齿轮置于泵后盖的凸轮轴上，中齿轮的齿轮盘与电机轴固连，中齿轮的齿轮盘外端通过机械密封置于泵架内，小齿轮铰接在与泵后盖固定的小齿轮销轴上，具有体积小、重量轻、转数高、流量大、噪声低、结构简单、通用性好等优点。

然而上述专利的双级内啮合滚套泵还存在如下缺陷：1、大齿轮的齿根为向实体齿内凹的圆弧齿面，与实体齿两侧的平面齿面相交部分形成凸角，与中齿轮的滚套配合时，容易产生干涉，影响其正常运行。2、中齿轮作为主动轮，齿轮盘上通过固连的销轴铰接有滚套，由于销轴的设置，导致其与齿轮盘的密封处要求较高，容易影响泵体的密封性能。3、仅给出了结构和性能的简单介绍，缺乏完善的设计关键尺寸数据，使得本领域技术人员无法直接获得可以正常运转且无干涉等问题的双级内啮合滚套。由此可见，上述现有的双级内啮合滚套泵在结构与设计上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的具有可实施性的、能正常运转且无干涉问题的双级内啮合滚套泵，成为当前极需改进的目标。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种新的具有可实施性的、能正常运转且无干涉问题的双级内啮合滚套泵，从而克服现有的双级内啮合滚套泵在设计上的不足。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种双级内啮合滚套泵，包括泵体，在泵体内设置大齿轮、中齿轮和小齿轮，齿数比为6:5:4；所述中齿轮具有齿轮盘，齿轮盘上通过固连的销轴铰接有滚套；所述中齿轮的滚套分别与大齿轮、小齿轮啮合，形成齿形密封，无月牙隔板；所述大齿轮的内圆、中齿轮的滚套的中心分度圆及小齿轮的外圆相交于一点，该点为一滚套的中心；所述大齿轮的齿的两个侧面采用平面齿形，两个侧面夹角为120度；所述大齿轮的齿根为外凸的圆弧齿面，所述圆弧齿面与两个侧面及大齿轮的内圆分别相切。

作为本实用新型进一步地改进，所述大齿轮为悬臂齿，其固连在电机轴上作为主动齿轮；所述中齿轮的齿轮盘安装在泵体后端壁凸台轴上并可转动连接；所述小齿轮铰接在与泵体后端固定的小齿轮固定销轴上。

进一步地，所述中齿轮的滚套为圆形齿面，所述小齿轮的齿沟采用半圆弧齿面，所述小齿轮的齿顶为外凸的圆弧齿面；位于底部的滚套的圆形齿面与位于其两侧的大齿轮的侧面分别垂直相切，位于底部的滚套的圆形齿面与小齿轮齿沟的半圆弧齿面吻合；位于上部的两个滚套的圆形齿面与大齿轮齿面相贴，位于上部的两个滚套的圆形齿面与小齿轮齿顶的圆弧齿面相贴；位于中部的两个滚套的圆形齿面与小齿轮齿面相贴。

进一步地，所述双级内啮合滚套泵的关键设计尺寸为：

(1)大齿轮齿数Z_大＝6，中齿轮齿数Z_中＝5，小齿轮齿数Z_小＝4；

(2)小齿轮半径为R_小；中齿轮半径R_中＝R_小X5/4；大齿轮半径R_大＝R_中 X6/5；所述小齿轮半径为所述小齿轮的外圆的半径；所述中齿轮半径为中齿轮的滚套的中心分度圆的半径；所述大齿轮的半径为大齿轮的内圆的半径；

(3)大齿轮的内圆、中齿轮的滚套的中心分度圆及小齿轮的外圆的中心在同一直线上，偏心距e₁＝R_大-R_中,偏心距e₂＝R_中-R_小,e₁＝e₂；

(4)大齿轮转数为n、中齿轮转数为nX6/5、小齿轮转数为nX5/4；

(5)滚套直径φ_滚＝小齿轮半径R_小；滚套半径r_滚＝滚套直径φ_滚X1/2；

(6)位于泵体底部滚套左右两侧的大齿轮的平面齿面延伸可连为一条直线，且该直线与泵体内壁最低点之间的高度H＝φ_滚X3/4。

进一步地，所述小齿轮的齿顶半径

进一步地，所述双级内啮合滚套泵的流量为Q；

Q＝[(R_中+r_滚)²-(R_中-r_滚)²]X兀XbX1.2nXηX10^-6X0.06

式中：b为滚套长度；η为泵的容积效率；流量Q的单位为m³/h。

通过采用上述设计，本实用新型至少具有以下优点：

1、本实用新型针对现有技术中的滚套与大齿轮齿根的干涉问题，改进啮合原理，提供了一种新的大齿轮齿形结构，避免了干涉问题的发生；同时通过对于大齿轮的齿根的圆弧齿面经过结构设计(与三线相切)可以轻易获得其半径，无需复杂计算。

2、通过采用大齿轮作为主动齿轮，中齿轮作为被动齿轮，主动齿轮无需设置销轴孔，因此，大大提高了密封性能。

3、本实用新型经过技术改进，提供计算关键尺寸证据，设计指导意义强，具有可实施性，能给开发者提供一种可正常运转且无干涉问题的双级内啮合滚套泵，该双级内啮合滚套泵具有体积小、重量轻、易加工、成本低、经济效益高等优点。

4、本实用新型改进的双级内啮合滚套泵高转数，大流量，工艺加工简单，泵与电机一体化，具有通用标准系列化，是一种较理想的强力泵。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是双级内啮合滚套泵技术原理图；

图2是双级内啮合滚套泵全部构件纵断面剖视图；

图3是图2中A-A断面示意图；

图4是图2中A-A断面中的大齿轮结构示意图；

图5是大齿轮纵断面剖视图；

图6是图2中A-A断面中的中齿轮结构示意图；

图7是图6中A-A纵断面剖视图；

图8是图2中A-A断面中的小齿轮结构示意图；

图9是图8中A-A纵断面剖视图；

图10为滚套纵断面剖视图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供了一种双级内啮合滚套泵，包括泵体1，在泵体1内设置大齿轮2、中齿轮3和小齿轮4，大齿轮2、中齿轮3和小齿轮4的齿数比为6:5:4；其中，中齿轮3具有齿轮盘31，齿轮盘31上通过固连的销轴32铰接有滚套33(滚套的个数为5，对应中齿轮的齿数， 5个滚套呈等角72°设计)；中齿轮的滚套33分别与大齿轮2、小齿轮4 啮合，形成齿形密封，无月牙隔板。

如图1所示，大齿轮的内圆A、中齿轮的滚套的中心分度圆B及小齿轮的外圆C三环分别以O₁、O₂、O₃为大、中、小齿轮同向旋转的固定中心，ABC 三环又由双偏心距所至交于一点O形成三环原理，O点恰是位于底部的滚套的中心。上述双级内啮合滚套泵的技术原理关键在于ABC三环原理，ABC三环交点恰巧是滚套中心O点才可能形成上述大、中、小齿轮齿形相互啮合及大、中、小齿轮同向旋转的状态。

对于大齿轮2来说，配合图4所示，其实体齿的两个侧面21采用平面齿形，两个侧面21夹角为120度；大齿轮2的齿根22为外凸的圆弧齿面，圆弧齿面与两个侧面21及大齿轮的内圆A分别相切。大齿轮2齿根的半径采用CAD与120度两边平面齿形及大齿轮的内圆A，三点相切获得，此种方法相对简单，省去了麻烦的计算方法。对于中齿轮3来说，配合图6所示，其滚套33为圆形齿面，滚套采用F4+石墨增强四氟材料，降低噪声并且防腐；中齿轮的滚套受压而非受抗弯力，抗压力是抗弯力的3.5倍，可提高工作压力的3.5倍。对于小齿轮4来说，配合图8所示，小齿轮4的齿沟 41采用半圆弧齿面，齿顶42为外凸的圆弧齿面。上述大、中、小齿轮齿形平面齿形和滚套圆形齿，小齿轮半圆弧齿形，工艺加工简单、成本低。

配合图1-10所示，尤其图1所示，位于B环底部的滚套的圆形齿面与位于其两侧的大齿轮的侧面分别垂直相切，相切点分别为c、d点；同时，位于底部的滚套的圆形齿面还与小齿轮齿沟的半圆弧齿面吻合。B环上部的两个滚套的圆形齿面与大齿轮齿面相贴，同时，位于上部的两个滚套的圆形齿面还与小齿轮齿顶的外凸圆弧齿面相贴。B环中部的两个滚套的圆形齿面与小齿轮的齿面相贴；通过上述设置，大、中、小齿轮沿着ABC三环旋转齿形相互啮合，大、中、小齿轮向同一个方向转动，大、中、小齿轮齿密封，形成进口吸入、出口排出液体功能，该双级内啮合滚套泵取消了常规内啮合齿轮泵必有的月牙隔板(或隔快)，流量大大增加。

从驱动方式上，可以采用大齿轮2主动，也可以采用中齿轮3主动，优选采用大齿轮2主动。配合图2所示，泵体1左端固连一个泵前盖10，泵前盖7端法兰与电机固连，大齿轮2为悬臂齿，其固连在电机轴5上作为主动齿轮；中齿轮3的齿轮盘31安装在泵体后端壁凸台轴及凹槽内上并可转动连接；小齿轮4铰接在与泵体后端固定的小齿轮固定销轴6上。

在大齿轮、中齿轮、小齿轮的设计上，本实施例给出了关键设计参数。

配合图1所示：

(1)大齿轮齿数Z_大＝6，中齿轮齿数Z_中＝5，小齿轮齿数Z_小＝4；

(2)小齿轮半径为R_小；中齿轮半径R_中＝R_小X5/4；大齿轮半径R_大＝R_中 X6/5；小齿轮半径为小齿轮的外圆的半径；中齿轮半径为中齿轮的滚套的中心分度圆的半径；大齿轮的半径为大齿轮的内圆的半径；

(3)大齿轮的内圆、中齿轮的滚套的中心分度圆及小齿轮的外圆的中心在同一直线上，两个齿轮半径之差为内啮合的两个齿轮的偏心距，三个齿轮有两个偏心距，双级指2e双级偏心距；偏心距e₁＝R_大-R_中,偏心距e₂＝R _中-R_小,e₁＝e₂；

(4)大齿轮转数为n、中齿轮转数为nX6/5、小齿轮转数为nX5/4；其n的倍数由大齿轮齿数Z_大，中齿轮滚套齿数Z_中，小齿轮齿数Z_小，三齿轮的齿数比值为Z_大/Z_中＝1.2；Z_中/Z_小＝1.25得知。

(5)滚套直径φ_滚＝小齿轮半径R_小；滚套半径r_滚＝滚套直径φ_滚X1/2；

(6)位于泵体底部滚套左右两侧的大齿轮的平面齿面延伸可连为一条直线，且该直线与泵体内壁最低点之间的高度H＝φ_滚X3/4。

对于小齿轮的齿顶，为了避免干涉，配合图1所示，O₁、O₃、r_小的圆心连接形成等边直角三角形，小齿轮的齿顶半径

上述双级内啮合滚套泵的流量为Q；

Q＝[(R_中+r_滚)²-(R_中-r_滚)²]X兀XbX1.2nXηX10^-6X0.06

式中：b为滚套长度；η为泵的容积效率；流量Q的单位为m³/h。

下面通过具体设计尺寸参数对滚套泵的设计进行详细说明：

本实施例的双级内啮合滚套泵，其初始条件设计为：

1、大齿轮齿数Z_大＝6，中齿轮齿数(中齿轮滚套数量)Z_中＝5，小齿轮齿数Z_小＝4，齿数差为1。

2、齿数与齿轮半径是相应的；例如，自定义小齿轮半径R_小＝28(当然，小齿轮半径R_小还可以选择其他数值，如20、30等),则R_中＝R_小X5/4＝35,R _大＝R_中X6/5＝42。

3、A、B、C三环的中心在同一直线上；半径之差42-35＝7；35-28＝7， 7为两个齿轮内啮合偏心距；本技术原理为大中小三个内啮合齿轮，故为 e₁＝e₂＝7，2个偏心距必须相等，由此获得ABC三环原理。

三环重合点为0，证明ABC三环转动速度相等，但其大中小齿轮转数不等；大齿轮转数n，中齿轮转数nX6/5，小齿轮转数nX5/4，因此，获得原理技术四项根据：

(1)滚套直径φ_滚＝小齿轮半径R_小＝28；滚套半径r_滚＝滚套直径φ_滚 X1/2＝14；

(2)大齿轮的平面齿形以H＝φ_滚X3/4＝21为尺寸；在设计时，则可根据上述特征提供大齿轮侧面平面直线的原始画法。

(3)小齿轮的齿顶半径

＝28-19.8＝8.2，证明无干涉问题。

(4)此泵的流量和普通容积泵计算方式不同，从几何图示证明，滚套半径r_滚起到流量计算作用。此泵是以滚套直径φ_滚＝28为齿高，中齿轮的齿轮盘上的五个滚套以O₂转盘定心；求得流量Q＝[(35+14)²-(35-14)²] X兀XbX1.2nXηX10^-6；此时的流量Q的单位为L/min。容积效率η选择0.9， 10^-6用于换算成L/min。设定b＝86，大齿轮作为主动轮，其转数和电机每分钟转数相等均为n，n＝1460r/min，中齿轮转速为1.2n，代入上述公式； Q＝[(35+14)2-(35-14)²]X兀X86X1.2X1460X0.9X10^-6/min＝835L/min，在换算成以m³/h作为单位的流量，为835L/minX0.06＝50m³/h

根据上述流量计算，转数1.2n＝1.2X1460＝1752r/min；滚套直径为齿高，流量增加20％，无月牙隔板留有空间，又增加20％，共增加40％的流量。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种双级内啮合滚套泵，其特征在于，包括泵体，在泵体内设置大齿轮、中齿轮和小齿轮，齿数比为6:5:4；

所述中齿轮具有齿轮盘，齿轮盘上通过固连的销轴铰接有滚套；所述中齿轮的滚套分别与大齿轮、小齿轮啮合，形成齿形密封，无月牙隔板；所述大齿轮的内圆、中齿轮的滚套的中心分度圆及小齿轮的外圆相交于一点，该点为一滚套的中心；

所述大齿轮的齿的两个侧面采用平面齿形，两个侧面夹角为120度；所述大齿轮的齿根为外凸的圆弧齿面，所述圆弧齿面与两个侧面及大齿轮的内圆分别相切。

2.根据权利要求1所述的双级内啮合滚套泵，其特征在于，所述大齿轮为悬臂齿，其固连在电机轴上作为主动齿轮；所述中齿轮的齿轮盘安装在泵体后端壁凸台轴上并可转动连接；所述小齿轮铰接在与泵体后端固定的小齿轮固定销轴上。

3.根据权利要求1所述的双级内啮合滚套泵，其特征在于，所述中齿轮的滚套为圆形齿面，所述小齿轮的齿沟采用半圆弧齿面，所述小齿轮的齿顶为外凸的圆弧齿面；

位于底部的滚套的圆形齿面与位于其两侧的大齿轮的侧面分别垂直相切，位于底部的滚套的圆形齿面与小齿轮齿沟的半圆弧齿面吻合；位于上部的两个滚套的圆形齿面与大齿轮齿面相贴，位于上部的两个滚套的圆形齿面与小齿轮齿顶的圆弧齿面相贴；位于中部的两个滚套的圆形齿面与小齿轮齿面相贴。

4.根据权利要求1-3任一项所述的双级内啮合滚套泵，其特征在于，所述双级内啮合滚套泵的关键设计尺寸为：

(1)大齿轮齿数Z_大＝6，中齿轮齿数Z_中＝5，小齿轮齿数Z_小＝4；

(2)小齿轮半径为R_小；中齿轮半径R_中＝R_小X5/4；大齿轮半径R_大＝R_中X6/5；所述小齿轮半径为所述小齿轮的外圆的半径；所述中齿轮半径为中齿轮的滚套的中心分度圆的半径；所述大齿轮的半径为大齿轮的内圆的半径；

(3)大齿轮的内圆、中齿轮的滚套的中心分度圆及小齿轮的外圆的中心在同一直线上，偏心距e₁＝R_大-R_中,偏心距e₂＝R_中-R_小,e₁＝e₂；

(4)大齿轮转数为n、中齿轮转数为nX6/5、小齿轮转数为nX5/4；

(5)滚套直径φ_滚＝小齿轮半径R_小；滚套半径r_滚＝滚套直径φ_滚X1/2；

(6)位于泵体底部滚套左右两侧的大齿轮的平面齿面延伸可连为一条直线，且该直线与泵体内壁最低点之间的高度H＝φ_滚X3/4。

5.根据权利要求4所述的双级内啮合滚套泵，其特征在于，所述小齿轮的齿顶半径

6.根据权利要求4所述的双级内啮合滚套泵，其特征在于，所述双级内啮合滚套泵的流量为Q；

Q＝[(R_中+r_滚)²-(R_中-r_滚)²]X兀XbX1.2nXηX10^-6X0.06

式中：b为滚套长度；η为泵的容积效率；流量Q的单位为m³/h。

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