專利名稱：多級雙圓弧齒輪高壓大流量泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將多級雙圓弧齒輪副并聯(lián)裝在二根平行軸上，中間分隔，殼體并聯(lián)之后設(shè)置傳動(dòng)，并將多級流體外串聯(lián)，逐級增壓，和逐級齒厚減薄，以增加前一級阻力，獲得高壓的泵；又減少齒數(shù)，增大模數(shù)，增大齒隙空間，以獲取大流的泵。大流量又高壓即構(gòu)成大功率泵。本泵可用于液體也可用于氣體的輸送。
背景技術(shù)：
本人已發(fā)明“雙圓弧齒輪葉片泵”，專利申請?zhí)?31062253。這是一種單級泵，為了提高泵的壓力，減少泄漏是采用齒頂設(shè)置葉片的方法，齒輪高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片在離心力的作用下，與泵殼內(nèi)壁發(fā)生滑動(dòng)磨擦，最大的線速高達(dá)100米/秒，因而葉片極易磨損，而失去功能。
今去掉齒頂葉片，將多級同齒數(shù)、同模數(shù)，齒寬還有變化來增壓的，雙圓弧齒輪副，安裝在二根平行軸上，中間設(shè)置流體分隔件，然后將殼體都并聯(lián)起來之后再設(shè)傳動(dòng)軸和軸承殼，形成多級高壓泵。將前一級分泵出口與后一級分泵入口，用管相連接，使流體獲逐級增壓。
用所述結(jié)構(gòu)，不存在因葉片磨損而失去功能。更有多設(shè)幾級分泵，下一級齒厚比前一級齒厚減薄，增加前級阻力，壓力逐級傳遞中增加，理論上沒有高壓上限。因液體不可壓縮，齒輪泵是容積泵，單級就可以獲得高壓力，今又串聯(lián)起來增壓，這種結(jié)構(gòu)是活塞泵類容積泵，無法實(shí)施的串聯(lián)，也是絕無僅有的容積泵串聯(lián)的技術(shù)方案。
除了高壓之外還有一個(gè)大流量，和高效率，才能制取“高效率大功率泵”以滿足現(xiàn)代超高速船噴水推進(jìn)的要求。
本齒輪的傳動(dòng)效率在99.5％以上，制取齒輪泵效率在0.83左右，比多級離心泵效率在0.4～0.6左右，高出一倍之多。所以說齒輪泵是一種高效率泵。
大流量是借雙圓弧齒輪先進(jìn)的、成熟的嚙合原理(如按GB12759-91制造)，及沒有漸開線齒輪，因齒數(shù)小于17就會(huì)發(fā)生根切的缺點(diǎn)，因而在確保泵中一對嚙合齒輪副有自傳動(dòng)能力的前提下，盡量減少齒數(shù)，增大模數(shù)，增大齒隙輸送流體的空間，以獲取大流量。例如，齒數(shù)12、模數(shù)50，齒寬200毫米，齒嚙合中心距600毫米，全齒高100毫米，由全齒形成圓環(huán)截面積0.185米2，圓環(huán)體積即輸送物料空間體積為0.037米3。當(dāng)3000轉(zhuǎn)/分下，輸送流量111米3/分，按效率0.83，實(shí)際輸送92米3/分。雙圓弧齒輪寶貴特點(diǎn)是傳動(dòng)效率高更適合高速，現(xiàn)最高轉(zhuǎn)速已達(dá)9215轉(zhuǎn)/分。按此轉(zhuǎn)速前述例的流量要增至276米3/分。
此外，羅茨風(fēng)機(jī)在造紙業(yè)中廣泛用于吸真空或鼓風(fēng)，噪聲大，效率低，本泵工作原理上有極相似之處，只是將羅茨風(fēng)機(jī)“花生狀”葉輪，改為嚙合原理更先進(jìn)的雙圓弧齒輪，并省去羅茨風(fēng)機(jī)殼體外的一對齒輪副，使結(jié)構(gòu)更加簡化和自重減輕。因而，本泵不僅可輸液體，也可輸送氣體。輸送氣體可于氣墊船等，要求氣流量大，而壓力高的應(yīng)用環(huán)境下。公知，空氣壓縮幾乎全部采用活塞泵，而活塞是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，有前后死點(diǎn)，不可能高速往復(fù)。而本泵以高速旋轉(zhuǎn)取代往復(fù)運(yùn)動(dòng)，是符合現(xiàn)代機(jī)器的設(shè)計(jì)方向而獲取高效率。
本人早在1993年8月16日在北京請“中國科學(xué)院計(jì)算所”和“中國石油規(guī)劃設(shè)計(jì)總院設(shè)備開發(fā)中心”，對本泵進(jìn)行聯(lián)合論證，并獲“創(chuàng)新的圓弧齒輪泵原理是正確的，具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，能將圓弧點(diǎn)嚙合這一成熟的原理應(yīng)用于制泵，實(shí)現(xiàn)了漸進(jìn)性創(chuàng)新。我們認(rèn)為結(jié)構(gòu)新穎、布局合理和理論計(jì)算說細(xì)”、“該泵在石油工業(yè)生產(chǎn)中具有較好的發(fā)展前景，能為石油工業(yè)提供更新?lián)Q代產(chǎn)品，”的評價(jià)。十五年中，我堅(jiān)持實(shí)際試驗(yàn)和不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)，主要是突破高效率大流量下，高壓力問題。將原聯(lián)合論證所采用的單圓弧齒輪，改為流量可增大68％之多的雙圓弧齒輪，因當(dāng)時(shí)還沒看見雙圓弧齒輪的國標(biāo)。為提高壓力在齒頂增設(shè)葉片，試驗(yàn)表明葉片使用壽命不長。產(chǎn)品改進(jìn)是無止境的，最終漸進(jìn)性創(chuàng)新本結(jié)構(gòu)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是對本人已發(fā)明的“雙圓弧齒輪葉片泵，”去掉葉片，改為多級雙圓弧齒輪副并聯(lián)裝，中間分隔，再將級間流體外串聯(lián)，齒厚逐級漸減薄，增加前一級阻力，流體逐級增壓獲得更高壓力的泵，達(dá)到漸進(jìn)性創(chuàng)新。
本發(fā)明目的是通過以下方法實(shí)施將多對同齒數(shù)、同模數(shù)，齒寬相同或不同的雙圓弧齒輪副，安裝在形狀，呈“8”字形殼里；中間以分隔板隔開，形成分泵；在分泵的最外側(cè)設(shè)置支承傳動(dòng)軸用的殼體與軸承；一根主動(dòng)軸和一根被動(dòng)軸，平行橫穿其中，將各分泵齒輪配合在軸上，通過二側(cè)軸承的支承和拉桿壓緊構(gòu)成泵整體。在第一級分泵的入口接上進(jìn)管，出口接上與第二級分泵進(jìn)口相連的管；第二級分泵的出口又接上與第三級分泵進(jìn)口相連的管，這樣逐級連接起來，使被輸送的流體一次又一次獲得增壓。齒輪泵是容積泵，將容積泵再串聯(lián)，并借齒厚逐級逐漸減薄，增加前一級的阻力。此種容積泵達(dá)到高壓的方法，是絕無僅有的結(jié)構(gòu)，理論上沒有壓力上限。
從機(jī)器合理設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu)工藝性二個(gè)方面考慮，所述結(jié)構(gòu)要達(dá)到多級雙圓弧齒輪都有高的嚙合傳動(dòng)精度，能適應(yīng)高速(最高達(dá)到9215轉(zhuǎn)/分)是不合理的，工藝性很差，因?yàn)楦鞣直弥g及同左右軸承殼之間，缺少安裝基準(zhǔn)。換言之，沒有一個(gè)基準(zhǔn)，如何能將許許多多的齒輪、殼體任意串起來，達(dá)到高效率、大流量、高壓的要求！這是個(gè)棘手的技術(shù)問題。在各分泵之間，與軸承殼與分泵之間，設(shè)置中間分隔板，借此將它們連接起來，因分隔板的外形精加工后，嵌在精加工的二分泵間、及軸承殼與分泵間，作為輔助安裝基準(zhǔn)，中間分隔板又有相當(dāng)?shù)暮穸绕饘?dǎo)向作用，使整體有很高的安裝精度。分隔板不僅只是巧妙地起輔助安裝基準(zhǔn)，還有在分泵之間起流體分隔、起密封件的功能。
四

附圖1是本泵的結(jié)構(gòu)工作圖，圖中6是多對雙圓弧齒輪副，其內(nèi)孔配有主動(dòng)軸1和被動(dòng)軸11，用左右軸承組2支承軸，軸承又裝在左端軸承座3，及結(jié)構(gòu)相同的右端軸承座里，主動(dòng)軸有外伸段，供動(dòng)力傳遞，各雙圓弧齒輪副的外圓均有分泵殼體8，各分泵之間及分泵與左右端軸承座之間，均設(shè)中間隔板5，不僅提供輔助安裝基準(zhǔn)，也將分泵分隔，起密封作用。一級分泵的出口連有彎管7，另一端連在二級分泵的入口，如此依次串聯(lián)，齒厚亦依次減薄，流體由最后一只分泵的出口輸出。所有分泵和軸承座，借拉桿4連為一個(gè)整體。軸上有密封裝置10，被動(dòng)軸11上有錐形套9，以便齒輪嚙合安裝時(shí)調(diào)整。
五具體實(shí)施例方式

中，已部分涉及實(shí)施方式，今再詳細(xì)具體以實(shí)例說明實(shí)施方式。將一對同是模數(shù)30，齒數(shù)12的雙圓弧齒輪副，安裝在圖1所示的二根平行軸1、11上，二軸中心距為360毫米，選定齒寬為150毫米，逐級減薄0.5％。由全齒高，形成齒環(huán)面積為0.1669米2，按齒寬形成圓環(huán)體積為0.01米3，即為輸送流體的空間，當(dāng)齒輪在3000轉(zhuǎn)/分下，能輸送30米3/分的介質(zhì)。通過第一級分泵的出口管7將介質(zhì)轉(zhuǎn)送至二級分泵入口再增壓，齒厚逐級漸薄，如此重復(fù)經(jīng)過多次增壓，壓力逐級上升。中間分隔板5，兩端平磨后，經(jīng)線切割成型，達(dá)到高精度，配在已搪孔的分泵與左右軸承殼里。所有連接起來的分泵和左右軸承座，借6根拉桿4緊緊連成一體。為了達(dá)到工作中齒面間存有潤滑性，其中一只主動(dòng)齒輪用鋼制熱處理，另一只為高性能塑料達(dá)到自潤滑和無噪聲。齒輪按國家標(biāo)準(zhǔn)制造(如GB12759-91)。
綜上述，本泵是改變雙圓弧齒輪動(dòng)力傳動(dòng)的用途，并將齒數(shù)減至最少，以盡量增大齒隙，達(dá)提高輸送流量。為了提高壓力，將屬于容積泵的分泵，在并聯(lián)裝之后，輸出管路再串聯(lián)起來，齒厚亦逐級減薄，這是其他容積泵無法實(shí)現(xiàn)的方法，以達(dá)到高效率、高壓力、大流量，相應(yīng)泵所需的傳動(dòng)功率很大，簡言之達(dá)到“高效率大功率”的工作需要。
說明書附圖中構(gòu)件名稱1主動(dòng)軸，2軸承組件，3軸承座，4拉桿組，5中間分隔板，6雙圓弧齒輪幅，7彎管，8分泵殼體，9錐形軸套，10密封裝置，11被動(dòng)軸。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明多級雙圓弧齒輪高壓大流量泵，是將單級雙圓弧齒輪泵，并聯(lián)在一起，左右二側(cè)再配上軸承殼，外型呈長方體。其特征在于二長方體中間的二側(cè)面均有一排分泵的流體入口和出口，彎管將前級分泵出口與后級分泵入口串聯(lián)；二根平行軸位于泵體內(nèi)，用于安裝各級齒輪副，軸端用軸承組支持，并裝在軸殼中，主動(dòng)軸外伸。分泵之間由中間隔板相連，達(dá)到安裝精度要求和分隔流體。除將分泵串聯(lián)增壓外，更結(jié)合齒輪副逐級減薄，形成阻力來增壓。本齒輪有無根切優(yōu)點(diǎn)，減少齒數(shù)，增大齒隙空間，可提高流量；加上本齒輪有高效率及適合高轉(zhuǎn)速的特性，因而本泵具“高效率大功率”的特征。液體、氣體輸送均適用。
2.根據(jù)權(quán)利1所述，多級雙圓弧齒輪高壓大流量泵，其分泵的雙圓弧齒輪的特征是為了達(dá)到低噪音，嚙合齒輪副中，一只為金屬另一只為高性能塑料，齒間有自潤滑能力，在各級分泵齒輪的齒數(shù)和模數(shù)的均相同的前提下，齒厚逐級變薄。
3.根據(jù)權(quán)利1所述多級雙圓弧齒輪高壓大流量泵，中間分隔板的特征在于外形與分泵內(nèi)殼配合，提供安裝基準(zhǔn)，側(cè)面與齒輪端面之間，阻斷級間流體。
4.根據(jù)權(quán)利1所述多級雙圓弧齒高壓大流量泵，其分級間彎管相聯(lián)的特征是當(dāng)用于壓力要求不串聯(lián)時(shí)，可拆除，構(gòu)成分泵各自獨(dú)立輸送。
全文摘要
本發(fā)明多級雙圓弧齒輪高壓大流量泵，是將單級雙圓弧齒輪泵，并聯(lián)在一起，左右二側(cè)再配上軸承殼，外型呈長方體。其特征在于二長方體中間的二側(cè)面均有一排分泵的流體入口和出口，彎管將前級分泵出口與后級分泵入口串聯(lián)；二根平行軸位于泵體內(nèi)，用于安裝各級齒輪副，軸端用軸承組支持，并裝在軸殼中，主動(dòng)軸外伸。分泵之間由中間隔板相連，達(dá)到安裝精度要求和分隔流體。除將分泵串聯(lián)增壓外，更結(jié)合齒輪副逐級減薄，形成阻力來增壓。本齒輪有無根切優(yōu)點(diǎn)，減少齒數(shù)，增大齒隙空間，可提高流量；加上本齒輪有高效率及適合高轉(zhuǎn)速的特性，因而本泵具高效率大功率的特征。液體、氣體輸送均適用。
文檔編號F04C2/18GK101067417SQ20071008993
公開日2007年11月7日 申請日期2007年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月21日
發(fā)明者趙明 申請人:趙明