CN110939564A - 一种高压齿轮泵及其安装和工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压齿轮泵及其安装和工作方法，齿轮泵包括：泵壳，泵壳内设有一对外啮合齿轮，其中，两个齿轮的齿轮高度相等，泵壳内位于一对外啮合齿轮的一侧为油泵低压区，位于一对外啮合齿轮的另一侧为油泵高压区，所述油泵低压区内设有一径向间隙补偿块，所述径向间隙补偿块和泵壳之间设有弹性元件，弹性元件一端与泵壳壁面接触，另一端与所述径向间隙补偿块接触，所述弹性元件的弹力将所述径向间隙补偿块始终压向一对外啮合齿轮。该高压齿轮泵具有低速性能好，使用寿命长，并且齿轮轴的径向力减小，齿轮泵的工作压力较高的优点。

Description

一种高压齿轮泵及其安装和工作方法

技术领域

本发明涉及齿轮泵技术领域，具体公开了一种高压齿轮泵及其安装和工作方法。

背景技术

现有高压外啮合齿轮泵采用一对外啮合齿轮啮合，传动齿轮带动从齿轮转动，两齿开始啮合的一测容积减小，将液压油压力增压并排出；而两齿轮啮合齿开始分离的一侧容积变大，压力降低，将液压油吸入油泵。为了满足高压设计，齿轮轴向两侧各设计有侧板。侧板起到补偿齿轮轴向间隙，减少泄露，提高工作压力的作用。为了提高油泵性能，新泵需要扫镗，扫镗的过程是新泵装配后出厂试验进行，扫镗的过程是两齿轮在高压作用下被压向低压腔，并与泵壳低压腔接触，通过齿轮的转动，与低压腔泵壳壁面配磨，这样保证了齿轮与泵壳之间的间隙小，泄露量减小，提高油泵的低速性能和容积效率。这样设计的缺点：

1、扫镗的过程产生大量颗粒，容易造成总成清洁度差，加速齿轮的磨损。

2、低速性能差，容积效率低，油泵高压化设计困难。

3、每台油泵出厂扫镗后，一旦被拆解，泵壳低压腔壁面无法再次扫镗，会造成容积效率降低，尤其低速性能大幅降低。

4、从动轮受力驱动力和液压力合力，作用在轴套上的载荷大，限制了齿轮泵高压化设计。

类似专利文献1（CN201865910U），文献1采用两个补偿浮动瓦，浮动瓦与泵体之间设计有固定键销和密封件。该结构低速时浮动瓦与泵体之间没有建立压力，工作介质泄露量大，低速性能差，不适用于伺服液压系统。而且高速建立高压后，齿轮依然受到液压力作用的径向力，高压化设计的难度大。该结构对浮动瓦与泵体之间的密封件要求高，该密封件前后压力高，而且浮动瓦的运动会加快密封件的磨损，密封件失效后，会造成油泵无法建立高压。

专利对比文献2（CN206448942U）是一款低压齿轮泵，在泵体与补偿插件之间没有密封设计，该结构油泵不容易实现高压泵使用。

发明内容

针对上述技术问题，本发明公开了一种高压齿轮泵及其安装和工作方法，该高压齿轮泵具有低速性能好，使用寿命长，并且齿轮轴的径向力减小，齿轮泵的工作压力较高。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种高压齿轮泵，包括：

泵壳，泵壳内设有一对外啮合齿轮，其中，两个齿轮的齿轮高度相等，泵壳内位于一对外啮合齿轮的一侧为油泵低压区，位于一对外啮合齿轮的另一侧为油泵高压区，所述油泵低压区内设有一径向间隙补偿块，所述径向间隙补偿块和泵壳之间设有弹性元件，弹性元件一端与泵壳壁面接触，另一端与所述径向间隙补偿块接触，所述弹性元件的弹力将所述径向间隙补偿块始终压向一对外啮合齿轮，所述径向间隙补偿块与所述外啮合齿轮相接处的一侧具有与齿轮外轮廓相适的弧面，径向间隙补偿块与所述高压齿轮泵泵壁之间形成高压间隙腔，所述高压间隙腔与所述油泵高压区相连通。

所述径向间隙补偿块呈拱形结构，拱形结构的径向间隙补偿块上临近泵壳的一侧圆弧面上设有与定位销连接用的定位销槽、以及对称设置在所述定位销槽两侧的用于连接弹性元件的两个弹性元件连接槽，所述定位销用于限制径向间隙补偿块跟随齿轮转动左、右移动；

拱形结构的径向间隙补偿块上与齿轮相接处的一侧弧面为密封面，油泵运转起来，建立高压，径向间隙补偿块与齿轮之间形成油膜。

所述弹性元件为弹簧片。

所述径向间隙补偿块为铜合金材料、或钢材在密封面烧结铜锡铅合金、或钢材在密封面涂覆peek或PTFE材料制成。

所述泵壳的一侧设置前端盖，前端盖和齿轮之间设有第一轴向间隙补偿板，并且，第一轴向间隙补偿板与前端盖之间通过第一密封垫分隔开油泵高压区和油泵低压区；

泵壳另一侧设置后端盖，后端盖和齿轮之间设有第二轴向间隙补偿板，并且，第二轴向间隙补偿板与后端盖之间通过第二密封垫分隔开油泵高压区和油泵低压区；

所述第一轴向间隙补偿板和第二轴向间隙补偿板结构相同，均包括轴向间隙补偿板本体、以及开设在所述轴向间隙补偿板本体上的进油孔、出油口以及齿轮轴孔。

所述第一轴向间隙补偿板和第二轴向间隙补偿板上还设有消音结构，所述消音结构包括设置在进油孔底部且位于两个齿轮轴孔之间的消音槽，所述消音槽用于防止两齿轮啮合时出现困油现象，减少高压腔压力波动；

以及，对称设置在轴向间隙补偿板两侧边缘处的两个锲形油道，两个锲形油道连接高压腔C、两个齿轮以及径向间隙补偿块三者之间的容积腔室B，随着齿轮的转动两腔室之间流通面积逐渐增大。

所述泵壳及前、后端盖围成的容积都是高压腔；

第一轴向间隙补偿板、第二轴向间隙补偿板、主动齿轮、从动齿轮和所述径向间隙补偿块围成的腔室为低压腔，低压介质从后端盖上的进油口进入，依次经过后端盖上的进油通道、第二轴向间隙补偿板上的进油口进入拱形结构的径向间隙补偿块与齿轮围成的低压区；所述弹性元件的弹力将所述径向间隙补偿块始终压向一对外啮合齿轮，并且，径向间隙补偿块与所述高压齿轮泵泵壁之间形成高压间隙腔，压力建立后进一步将所述径向间隙补偿块压向齿轮；

经过齿轮的转动啮合，压力升高后的工作介质通过第二轴向间隙补偿板上的出油口流出，依次通过后端盖上的出油通道、后端盖上的出油口流向液压系统泵油。

本发明进一步公开一种基于所述高压齿轮泵的安装方法，包括如下几个步骤：

S1、先将轴套压入前端盖，将油封装入前端盖，并装入挡圈，防止油封脱出；

S2、将密封圈和第二密封垫装入前端盖；

S3、将泵壳套入前端盖，前端盖上与泵壳内腔形状相同的止口起到定位作用；

S4、装入第一轴向间隙补偿板；

S5、装入一对外啮合齿轮；

S6、装入径向间隙补偿块，将定位销插入径向间隙补偿块和泵体的配合销孔，在径向间隙补偿块和泵壳内壁之间装入弹性元件；

S7、装入第二轴向间隙补偿板；

S8、将后端盖装入密封圈和第二密封垫片，通过油脂保证两者不从后端盖上脱落；将后端盖装入泵壳，后端盖上与泵壳腔室形状相同的止口起到定位作用；

S9、装入4个螺栓，并用拧紧力矩拧紧，装配结束，转动外啮合齿轮，检查是否能够灵活转动。

有益效果：

本发明一种高压齿轮泵相比现有齿轮泵结构，具有以下优点：

第一．通过径向间隙补偿结构的设计，液压泵出厂前不需要再扫镗，提升了产品合格率，并且泵壳可以重复使用。

第二．外啮合齿轮泵径向间隙补偿块通过弹簧片的弹簧力，始终保持高压与低压腔间隙比较小，减小低速泄露量，提高低速压力及容积效率。

第三．径向间隙补偿板与齿轮组成的高压组件，周围都是高压工作介质，液压力径向平衡设计，减少了齿轮对轴套的载荷，有利于外啮合齿轮泵的高压设计。

第四．外啮合齿轮泵采用径向间隙补偿获得更加优异的低速性能，从而可以将外啮合齿轮泵应用于伺服液压领域。

第五．外啮合齿轮泵高压化设计，满足相同系统负载的情况下，可以降低油泵排量，从而液压系统中液压阀和油缸都可以缩小相关尺寸，整个液压系统可以减少体积，降低成本。

附图说明

图1为本发明高压齿轮泵的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为本发明径向间隙补偿块结构示意图；

图4为径向间隙补偿块底部结构示意图；

图5为本发明轴向间隙补偿板的结构示意图；

图6为本发明高压齿轮泵进出油口的结构示意图；

图7为本发明高压齿轮泵泵腔内部油压分区示意图；

其中，1、前端盖；2、密封圈；3、泵壳；4、定位销；5、径向间隙补偿块；6、第二轴向间隙补偿板；7、第二密封垫；8、后端盖；8.1、后端盖上的进油口；8.2、后端盖上的进油通道；8.3、后端盖上的出油通道；8.4、后端盖上的出油口；9、油封；10、挡圈；11、轴套；12、传动齿轮；13、从动齿轮；14、弹簧片；15、螺栓；16：油泵高压区；17、油泵低压区；18、高压间隙腔；19、弹簧片槽；20、定位销槽；21、密封面；22、消音槽；23、齿轮轴孔；24、轴向间隙补偿板进油孔；25、轴向间隙补偿板出油孔；26、锲形油道；A、低压区；B、由低压向高压的过渡区；C、高压区。

具体实施方式

下面结合说明书附图以及具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。

一种高压齿轮泵，包括：

泵壳，泵壳内设有一对外啮合齿轮，其中，两个齿轮的齿轮高度相等，泵壳内位于一对外啮合齿轮的一侧为油泵低压区，位于一对外啮合齿轮的另一侧为油泵高压区，所述油泵低压区内设有一径向间隙补偿块，所述径向间隙补偿块和泵壳之间设有弹性元件，弹性元件一端与泵壳壁面接触，另一端与所述径向间隙补偿块接触，所述弹性元件的弹力将所述径向间隙补偿块始终压向一对外啮合齿轮，所述径向间隙补偿块与所述外啮合齿轮相接处的一侧具有与齿轮外轮廓相适的弧面，径向间隙补偿块与所述高压齿轮泵泵壁之间形成高压间隙腔，所述高压间隙腔与所述油泵高压区相连通。

所述径向间隙补偿块与泵壳之间设有限制径向间隙补偿块跟随齿轮转动左、右移动的定位销，所述径向间隙补偿块呈拱形结构，拱形结构的径向间隙补偿块上临近泵壳的一侧圆弧面上设有与定位销连接用的定位销槽、以及对称设置在所述定位销槽两侧的用于连接弹性元件的两个弹性元件连接槽；

拱形结构的径向间隙补偿块上与齿轮相接处的一侧弧面为密封面，油泵运转起来，建立高压，径向间隙补偿块与齿轮之间形成油膜，

作为本发明的一个优选技术方案，所述弹性元件为弹簧片。

作为本发明的一个优选技术方案，所述径向间隙补偿块为铜合金材料制成。

作为本发明的一个优选技术方案，所述泵壳的一侧设置前端盖，前端盖和齿轮之间设有第一轴向间隙补偿板，并且，第一轴向间隙补偿板与前端盖之间通过第一密封垫分隔开油泵高压区和油泵低压区；

泵壳另一侧设置后端盖，后端盖和齿轮之间设有第二轴向间隙补偿板，并且，第二轴向间隙补偿板与后端盖之间通过第二密封垫分隔开油泵高压区和油泵低压区；

所述第一轴向间隙补偿板和第二轴向间隙补偿板结构相同，均包括轴向间隙补偿板本体、以及开设在所述轴向间隙补偿板本体上的进油孔、出油口以及齿轮轴孔。

作为本发明的一个优选技术方案，所述第一轴向间隙补偿板和第二轴向间隙补偿板上设有消音结构，所述消音结构包括设置在进油孔底部且位于两个齿轮轴孔之间的消音槽，所述消音槽用于防止两齿轮啮合时出现困油现象，减少高压腔压力波动；

以及，对称设置在轴向间隙补偿板两侧边缘处的两个锲形油道，两个锲形油道连接高压腔C与两个齿轮与径向补偿板之间的容积腔室B，随着齿轮的转动两腔室之间流通面积逐渐增大，将C高压区的压力油逐渐引入腔室B，使该腔室B中的压力随着从低压区向高压区的转动逐渐升高，保证压力建立的平顺性，降低压力波动，减小噪音。

本发明所述高压齿轮泵的安装方法，包括如下几个步骤：

S1、先将轴套压入前端盖，将油封装入前端盖，并装入挡圈，防止油封脱出；

S2、将密封圈和第二密封垫装入前端盖；

S3、将泵壳套入前端盖，前端盖上与泵壳内腔形状相同的止口起到定位作用；

S4、装入第一轴向间隙补偿板；

S5、装入一对外啮合齿轮；

S6、装入径向间隙补偿块，将定位销插入径向间隙补偿块和泵体的配合销孔，在径向间隙补偿块和泵壳内壁之间装入弹性元件；

S7、装入第二轴向间隙补偿板；

S8、将后端盖装入密封圈和第二密封垫片，通过油脂保证两者不从后端盖上脱落；将后端盖装入泵壳，后端盖上与泵壳腔室形状相同的止口起到定位作用；

S9、装入4个螺栓，并用拧紧力矩拧紧，装配结束，转动外啮合齿轮，检查是否能够灵活转动。

本发明高压齿轮泵的工作方法，所述泵壳及前、后端盖围成的容积都是高压腔；

第一轴向间隙补偿板、第二轴向间隙补偿板、主动齿轮、从动齿轮和径向间隙补偿块围成的腔室为低压腔，低压介质从后端盖上的进油口进入，依次经过后端盖上的进油通道8.2、第二轴向间隙补偿板上的进油口进入拱形结构的径向间隙补偿块与齿轮围成的低压区；所述弹簧片的弹簧力将所述径向间隙补偿块始终压向一对外啮合齿轮，并且，径向间隙补偿块与所述油泵低压区的泵壁之间设有高压间隙腔，压力建立后进一步将所述径向间隙补偿块压向齿轮；

经过齿轮的转动啮合，压力升高后的工作介质通过第一轴向间隙补偿板上的出油口流出，依次通过后端盖上的出油通道8.3、出油口8.4流向液压系统泵油。

实施例

如图1所示，呈径向间隙补偿块设计在齿轮啮合的低压侧，在齿轮与泵壳3之间。径向间隙补偿块5上和泵壳3之间一侧对称设计两个弹簧安装槽，弹簧安装槽内安装弹簧片，弹簧片14一端与泵壳3壁面接触，一端与径向间隙补偿块5接触。弹簧力将径向间隙补偿块5始终压向齿轮，减小齿轮与径向间隙补偿块5之间的间隙，减小泄露量。

径向间隙补偿块5与泵壳3之间的间隙18设计为高压腔，压力建立后进一步将补偿板压向齿轮。

径向间隙补偿块5通过定位销4固定，限制径向间隙补偿块5跟随齿轮的转动左、右移动。

轴向间隙补偿板左右各一个，轴向间隙补偿板与前、后端盖之间通过密封垫7分隔开高压和低压区，高压区的液压力将轴向间隙补偿板压向齿轮侧面，减小齿轮与轴向间隙补偿板之间的间隙，从而减少泄漏量。并且在轴向间隙补偿板上设有消音结构，避免齿轮啮合区“困油”的消音槽22和保证齿轮由低压到高压平顺过渡的消音槽26.减小油泵内部压力波动，降低油泵噪音。轴向间隙补偿板上设计有进油孔和出油口。

本发明结构齿轮泵泵壳及前、后端盖围成的容积都是高压腔，轴向间隙补偿板、主动齿轮、从动齿轮和径向间隙补偿块围成的腔室为低压腔，低压介质通过后端盖8上的的进油口8.1进入，经过后端盖上的进油通道8.2，并通过第二轴向间隙补偿板的进油口进入径向间隙补偿块5与齿轮围成的低压区17；经过齿轮的转动啮合，压力升高后的工作介质通过第二轴向间隙补偿板的出油口流出，通过后端盖的出油口8.3、出油通道8.4向液压系统泵油。

如图7中，A区为低压区，A区由两齿轮和径向间隙补偿块围成的区域，C区高压区，C区由两齿轮与泵体壁面围成的区域和泵体与径向补偿块间隙组成、B区为由低压向高压的过渡区，B区为齿轮两个齿与径向间隙补偿块围成的区域，B区域的压力随着齿轮的转动而转动，在轴向间隙补偿板上的消音槽26的作用下，压力随着B区的转动逐渐升高，使油泵内部压力平顺过渡，减小了了油泵内部压力波动。

Claims (8)

1.一种高压齿轮泵，包括：

泵壳，泵壳内设有一对外啮合齿轮，其中，两个齿轮的齿轮高度相等，泵壳内位于一对外啮合齿轮的一侧为油泵低压区，位于一对外啮合齿轮的另一侧为油泵高压区，其特征在于，所述油泵低压区内设有一径向间隙补偿块，所述径向间隙补偿块和泵壳之间设有弹性元件，弹性元件一端与泵壳壁面接触，另一端与所述径向间隙补偿块接触，所述弹性元件的弹力将所述径向间隙补偿块始终压向一对外啮合齿轮，所述径向间隙补偿块与所述外啮合齿轮相接处的一侧具有与齿轮外轮廓相适的弧面，径向间隙补偿块与所述高压齿轮泵泵壁之间形成高压间隙腔，所述高压间隙腔与所述油泵高压区相连通。

2.根据权利要求1所述的高压齿轮泵，其特征在于，所述径向间隙补偿块呈拱形结构，拱形结构的径向间隙补偿块上临近泵壳的一侧圆弧面上设有与定位销连接用的定位销槽、以及对称设置在所述定位销槽两侧的用于连接弹性元件的两个弹性元件连接槽，所述定位销用于限制径向间隙补偿块跟随齿轮转动左、右移动；

拱形结构的径向间隙补偿块上与齿轮相接处的一侧弧面为密封面，油泵运转起来，建立高压，径向间隙补偿块与齿轮之间形成油膜。

3.根据权利要求1所述的高压齿轮泵，其特征在于，所述弹性元件为弹簧片。

4.根据权利要求1所述的高压齿轮泵，其特征在于，所述径向间隙补偿块为铜合金材料、或钢材在密封面烧结铜锡铅合金、或钢材在密封面涂覆peek或PTFE材料制成。

5.根据权利要求1所述的高压齿轮泵，其特征在于，所述泵壳的一侧设置前端盖，前端盖和齿轮之间设有第一轴向间隙补偿板，并且，第一轴向间隙补偿板与前端盖之间通过第一密封垫分隔开油泵高压区和油泵低压区；

泵壳另一侧设置后端盖，后端盖和齿轮之间设有第二轴向间隙补偿板，并且，第二轴向间隙补偿板与后端盖之间通过第二密封垫分隔开油泵高压区和油泵低压区；

所述第一轴向间隙补偿板和第二轴向间隙补偿板结构相同，均包括轴向间隙补偿板本体、以及开设在所述轴向间隙补偿板本体上的进油孔、出油口以及齿轮轴孔。

6.根据权利要求5所述的高压齿轮泵，其特征在于，所述第一轴向间隙补偿板和第二轴向间隙补偿板上还设有消音结构，所述消音结构包括设置在进油孔底部且位于两个齿轮轴孔之间的消音槽，所述消音槽用于防止两齿轮啮合时出现困油现象，减少高压腔压力波动；

以及，对称设置在轴向间隙补偿板两侧边缘处的两个锲形油道，两个锲形油道用于保证压力建立的平顺性，降低压力波动，减小噪音。

7.根据权利要求5或6所述的高压齿轮泵的工作方法，其特征在于，所述泵壳及前、后端盖围成的容积都是高压腔；

第一轴向间隙补偿板、第二轴向间隙补偿板、主动齿轮、从动齿轮和所述径向间隙补偿块围成的腔室为低压腔，低压介质从后端盖上的进油口进入，依次经过后端盖上的进油通道、第二轴向间隙补偿板上的进油口进入拱形结构的径向间隙补偿块与齿轮围成的低压区；所述弹性元件的弹力将所述径向间隙补偿块始终压向一对外啮合齿轮，并且，径向间隙补偿块与所述高压齿轮泵泵壁之间形成高压间隙腔，压力建立后进一步将所述径向间隙补偿块压向齿轮；

经过齿轮的转动啮合，压力升高后的工作介质通过第二轴向间隙补偿板上的出油口流出，依次通过后端盖上的出油通道、后端盖上的出油口流向液压系统泵油。

8.一种基于权利要求5或6所述高压齿轮泵的安装方法，其特征在于，包括如下几个步骤：

S1、先将轴套压入前端盖，将油封装入前端盖，并装入挡圈，防止油封脱出；

S2、将密封圈和第二密封垫装入前端盖；

S3、将泵壳套入前端盖，前端盖上与泵壳内腔形状相同的止口起到定位作用；

S4、装入第一轴向间隙补偿板；

S5、装入一对外啮合齿轮；

S6、装入径向间隙补偿块，将定位销插入径向间隙补偿块和泵体的配合销孔，在径向间隙补偿块和泵壳内壁之间装入弹性元件；

S7、装入第二轴向间隙补偿板；

S8、将后端盖装入密封圈和第二密封垫片，通过油脂保证两者不从后端盖上脱落；将后端盖装入泵壳，后端盖上与泵壳腔室形状相同的止口起到定位作用；

S9、装入4个螺栓，并用拧紧力矩拧紧，装配结束，转动外啮合齿轮，检查是否能够灵活转动。

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