阅读说明：本技术 一种紧凑型航空多级齿轮泵 (Compact aviation multistage gear pump ) 是由 黄啸 高华 王石柱 于 2020-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种紧凑型航空多级齿轮泵。包括壳体,壳体上具有进液口和出液口,壳体内具有第一至第五齿轮副,外部动力通过与第一主齿轮的内花键啮合驱动第一主齿轮转动,第一主齿轮与第一从齿轮啮合传动,第一从齿轮通过内花键与第三主齿轮的右端的外花键啮合,同时,由于第二主齿轮的内花键与第三主齿轮的外花键同步啮合,也驱动第二主齿轮转动,第二主齿轮和第三主齿轮又分别与对应的第二从齿轮和第三从齿轮啮合,第三从齿轮又通过其左端的外花键分别与第四主齿轮和第五主齿轮的内花键啮合,由第三从齿轮带动第四主齿轮和第五主齿轮转动,第四主齿轮与第五主齿轮又分别带动对应的第四从齿轮和第五从齿轮转动。质量轻、体积小、结构紧凑、稳定。(The invention provides a compact aviation multistage gear pump. Comprises a shell, a liquid inlet and a liquid outlet are arranged on the shell, first to fifth gear pairs are arranged in the shell, external power drives a first main gear to rotate by meshing with an internal spline of the first main gear, the first main gear is in meshing transmission with a first driven gear, the first driven gear is in meshing transmission with an external spline at the right end of a third main gear by the internal spline, simultaneously, the internal splines of the second master gear are synchronously meshed with the external splines of the third master gear to drive the second master gear to rotate, the second master gear and the third master gear are respectively meshed with the corresponding second slave gear and the third slave gear, the third slave gear is respectively meshed with the internal splines of the fourth master gear and the fifth master gear through the external splines at the left end, the fourth master gear and the fifth master gear are driven by the third slave gear to rotate, and the fourth master gear and the fifth master gear respectively drive the corresponding fourth slave gear and the fifth slave gear to rotate. Light weight, small volume, compact and stable structure.)

一种紧凑型航空多级齿轮泵

技术领域

本发明涉及一种紧凑型航空多级齿轮泵。

背景技术

在航空领域，用于航空推进系统的各种常用泵中，柱塞泵结构复杂，体积和重量较大，难以实现大流量；离心泵在低转速下不能为发动机供油装置提供所需得到压力，无法满足启动转速需求；齿轮泵则具有高压、流量脉动小等优点。但是目前航空和航天领域中使用的多级齿轮泵多采用穿轴驱动方式，如图1所示为现有一种常见穿轴驱动方式的结构示意图，其在泵壳内转动装配两根并列的主动轴和固定轴，主动轴上通过平键、半圆键、销子或花键传动连接五个主动齿轮，固定轴上则对应于各主动齿轮转动安装有五个从动齿轮，外部动力驱动主动轴转动，主动轴通过键带动各级主动齿轮转动，主动齿轮再带动从动齿轮转动，从而实现整个泵的齿轮啮合传动，以为系统供油或散热。该结构不仅空间占用较大，对于航空领域会受到诸多限制，转轴为了承受扭转力，多为实心结构，重量较重，而且多级定位对于零件加工精度要求较高，在装配过程中经常发生卡滞情况，而在使用过程中也存在断轴风险。

发明内容

本发明提出一种紧凑型航空多级齿轮泵，以解决现有穿轴驱动齿轮泵轴向尺寸大、重量大、安装定位易卡滞的技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：紧凑型航空多级齿轮泵包括壳体，壳体上具有进液口和出液口，还包括位于壳体内的：

第一齿轮副，包括空心的第一主齿轮和第一从齿轮，第一主齿轮的右端和第一从齿轮的左端分别具有内花键，第一主齿轮通过内花键与外部驱动机构传动连接；

第二齿轮副，包括空心的第二主齿轮和第二从齿轮，第二主齿轮的右端具有内花键；

第三齿轮副，包括空心的第三主齿轮和第三从齿轮，第三主齿轮右端和第三从齿轮的左端为长轴，长轴包括前端的小径段和后端的大径段，小径段上设有外花键，第三主齿轮的小径段上的外花键同时与第一从齿轮和第二主齿轮的内花键啮合，第二主齿轮的内径与第三主齿轮的大径段的外径一致以相互支撑配合，第三主齿轮左端和第三从齿轮的右端为外表面光滑的短轴，第二从齿轮的内径与第三从齿轮的短轴的外径一致以相互支撑配合；

第四齿轮副，包括空心的第四主齿轮和第四从齿轮，第四主齿轮的右端具有内花键；

第五齿轮副，包括空心的第五主齿轮和第五从齿轮，第五主齿轮的右端具有内花键，第四、第五主齿轮的内花键同时与第三从齿轮的小径段上的外花键啮合，第四主齿轮的左端的孔的内径与第五主齿轮右端的轴的外径一致以相互支撑配合，第四从齿轮的左端的孔的内径与第五从齿轮右端的轴的外径一致以相互支撑配合；

第一主齿轮的左端与第二从齿轮的右端之间具有间隙，第三主齿轮左端与第四从齿轮的右端之间具有间隙；

第一主齿轮、第二从齿轮、第三从齿轮、第四主齿轮和第五主齿轮同轴设置；

第一从齿轮、第二主齿轮、第三主齿轮、第四从齿轮和第五从齿轮同轴设置。

该技术方案的有益效果：本发明的紧凑型航空多级齿轮泵不再设置传统的实心传动轴，而是将传动轴的功能集成在齿轮上，齿轮上一体设置空心的轴管，具有质量轻的优点；各级齿轮副之间采用由第一级到最后一级逐级传递的方式，各级之间相互套设、相互定位支撑，相对于传统贯穿轴的一体轴方式，各级齿轮副只需要满足与相邻配合的齿轮副精度适配即可，精度要求较低，而传统贯穿轴方式则要求所有齿轮副与同一根轴的精度都要适配，因此传统方式的加工精度较高，很难保证精度，而且容易出现卡滞甚至断轴的情况，本申请的方案则无需过高精度即可满足正常的动力传递，由于是“分体轴管”拼合的方式，其对于公差的补偿余地较大，不易出现卡滞和断轴情况；另一方面，各级之间通过彼此支撑定位的方式，无需设置传统的传动轴，轴向和径向尺寸比较紧凑，缩小了所占用的体积和重量；因此，本申请的齿轮泵具有体积小、布局紧凑、重量轻、性能稳定不易卡滞等优点。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，相邻齿轮副之间具有隔板，隔板与对应齿轮的轴转动密封配合，隔板将各级齿轮副的出液口一侧分隔出一一对应的五个出液腔，各个出液腔上分别对应设置有所述出液口，各级齿轮副的进液口一侧的空腔相互连通，该空腔具有一个所述进液口。

该技术方案的有益效果：该方案将五级齿轮副的出液一侧的腔室分隔为五个独立的腔室，并分别设置对应的出液口，使得五个出液口可以分别通过管路连接到不同部位或不同设备，以分别进行五个部位或五个设备的润滑或散热，当然，也可以从外部将其中某两路或多路进行合并，从而实现不同流量的分配，此时，由于隔板的设置，该设备被一分为多，具有多路分配的功能；而进液口一侧各级之间的空腔连通，可实现合并功能，使得同一液体的供应更简单一些，从而降低成本、降低损坏概率等。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，相邻齿轮副之间具有隔板，隔板与对应齿轮的轴转动密封配合，隔板将各级齿轮副的出液口一侧分隔出一一对应的五个出液腔，各个出液腔上分别对应设置有所述出液口，第一齿轮副的进液口一侧具有独立的第一进液腔，第一进液腔上设有第一进液口，第二至第五齿轮副的进液口一侧的空腔相互连通形成第二进液腔，该空腔具有第二进液口。

该技术方案的有益效果：本方案为上一方案的另一种替换方案，与上一方案不同的是，将进液口一侧进行“四一”分，其中四级连通，另一级独立，这样可以实现同时泵送两种不同的液体的目的。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，各级齿轮副的宽度各不相同。

该技术方案的有益效果：由于各齿轮的传动频率一致、直径一致，因此，齿轮的不同宽度决定的是对应的泵送流量的大小，宽度越大、泵送流量越大，各级宽度不同以便提供多种不同流量的泵送功能，可根据泵送流量的需要进行适应性的选择，或者在设计时根据所需流量事先设计出对应的齿轮宽度。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，各级齿轮副的宽度逐渐递减。

该技术方案的有益效果：这样的目的是使得泵送的流量能够呈现一个逐渐递减的梯度，以方便根据需要选用。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，壳体由多个一端开口的圆桶拼接而成，桶底位于相邻两级齿轮副之间的圆桶的桶底构成所述隔板，壳体的两端为端盖，端盖与各个圆桶通过穿装的长螺杆连接固定。

该技术方案的有益效果：该方式一方面方便拆装，而且各级之间可统一压紧密封，另一方面，可根据需要进行增级或减级，对应更换长度对应的长螺杆即可。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，隔板的中部两面均设有凹槽。

该技术方案的有益效果：一方面可减重，另一方面则可以起到扩大容积的作用。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，进液口和出液口处均具有向外的梭形凸起，梭形凸起的两端分别设有螺纹孔。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，第一齿轮副对应的第一进液腔和出液腔分别连接有第一通道和第二通道，第一、第二通道上分别设置有接头，接头上设有阀门。

在上述方案的基础上，进一步改进如下，长螺杆上均对应套设有防松垫片。

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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的紧凑型航空多级齿轮泵的立体图(右端第一视角)；

图2为紧凑型航空多级齿轮泵的立体图(右端第二视角)；

图3为紧凑型航空多级齿轮泵的立体图(左端)；

图4为紧凑型航空多级齿轮泵的纵剖示意图；

图5为紧凑型航空多级齿轮泵的纵向剖切后立体图；

图6为各级齿轮副的立体图；

图7为各级齿轮副的纵剖示意图；

图8为各级齿轮副的纵向剖切后立体图；

图9为第一主齿轮的立体图；

图10为第二主齿轮的立体图；

图11为第三主齿轮的立体图；

图12为第四主齿轮的立体图；

图13为各级齿轮副的纵向剖切后立体图(沿垂直图8的剖切面剖切)；

其中：A-第一齿轮副，A1-第一主齿轮，A2-第一从齿轮，B-第二齿轮副，B1-第二主齿轮，B2-第二从齿轮，C-第三齿轮副，C1-第三主齿轮，C2-第三从齿轮，D-第四齿轮副，D1-第四主齿轮，D2-第四从齿轮，E-第五齿轮副，E1-第五主齿轮，E2-第五从齿轮，1-端盖，2-隔板，21-凹槽，3-圆桶，41-第一进液口，42-第二进液口，5-出液口，6-梭形凸起，7-接头，8-长螺杆，9-防松垫片，12-内花键，13-外花键，14-长轴，15-小径段，16-大径段，S-间隙。

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。

本发明紧凑型航空多级齿轮泵的具体实施例：如图1-3所示，紧凑型航空多级齿轮泵包括壳体，壳体上具有进液口和出液口，如图4所示，还包括位于壳体内的第一至第五齿轮副(A-E)，第一齿轮副A包括空心的第一主齿轮A1和第一从齿轮A2，第一主齿轮A1的右端和第一从齿轮A2的左端分别具有内花键12，第一主齿轮A1通过内花键12与外部驱动机构传动连接。第二齿轮副B包括空心的第二主齿轮B1和第二从齿轮B2，第二主齿轮B1的右端具有内花键12。第三齿轮副C包括空心的第三主齿轮C1和第三从齿轮C2，第三主齿轮C1右端和第三从齿轮C2的左端为长轴14，长轴14包括前端的小径段15和后端的大径段16，小径段15上设有外花键13，第三主齿轮C1的小径段15上的外花键13同时与第一从齿轮A2和第二主齿轮B1的内花键12啮合，第二主齿轮B1的内径与第三主齿轮C1的大径段16的外径一致以相互支撑配合，第三主齿轮C1左端和第三从齿轮C2的右端为外表面光滑的短轴，第二从齿轮B2的内径与第三从齿轮C2的短轴的外径一致以相互支撑配合。第四齿轮副D包括空心的第四主齿轮和第四从齿轮，第四主齿轮的右端具有内花键12。第五齿轮副E包括空心的第五主齿轮E1和第五从齿轮E2，第五主齿轮E1的右端具有内花键12，第四、第五主齿轮E1的内花键12同时与第三从齿轮C2的小径段15上的外花键13啮合，第四主齿轮的左端的孔的内径与第五主齿轮E1右端的轴的外径一致以相互支撑配合，第四从齿轮的左端的孔的内径与第五从齿轮E2右端的轴的外径一致以相互支撑配合。第一主齿轮A1的左端与第二从齿轮B2的右端之间具有间隙S，第三主齿轮C1左端与第四从齿轮的右端之间具有间隙S。第一主齿轮A1、第二从齿轮B2、第三从齿轮C2、第四主齿轮和第五主齿轮E1同轴设置；第一从齿轮A2、第二主齿轮B1、第三主齿轮C1、第四从齿轮和第五从齿轮E2同轴设置。

如图4所示，其中第一主齿轮A1和第一从齿轮A2的两端均套设有圆环，圆环镶嵌在端盖1和第一节圆桶3的对应圆孔内，使得第一主齿轮A1和第一从齿轮A2可以被稳定定位并能够自由旋转；第一主齿轮A1与第一从齿轮A2的内部靠近内花键12的位置还设有桶形的密封定位套。

传动过程如下：外部动力(如电机)通过与第一主齿轮A1的右端的内花键12啮合以驱动第一主齿轮A1转动，第一主齿轮A1与第一从齿轮A2啮合传动以带动第一从齿轮A2旋转，第一从齿轮A2通过其左端的内花键12与第三主齿轮C1的右端的外花键13啮合，从而带动第三主齿轮C1转动，同时，由于第二主齿轮B1的内花键12与第三主齿轮C1的外花键13同步啮合，也驱动第二主齿轮B1转动，第二主齿轮B1和第三主齿轮C1又分别与对应的第二从齿轮B2和第三从齿轮C2啮合，从而带动第二从齿轮B2和第三从齿轮C2转动，第三从齿轮C2又通过其左端的外花键13分别与第四主齿轮和第五主齿轮E1的内花键12啮合，从而由第三从齿轮C2带动第四主齿轮和第五主齿轮E1转动，第四主齿轮与第五主齿轮E1又分别带动对应的第四从齿轮和第五从齿轮E2转动，实现了整个运动过程。

本发明的紧凑型航空多级齿轮泵不再设置传统的实心传动轴，而是将传动轴的功能集成在齿轮上，齿轮上一体设置空心的轴管，具有质量轻的优点；各级齿轮副之间采用由第一级到最后一级逐级传递的方式，各级之间相互套设、相互定位支撑，相对于传统贯穿轴的一体轴方式，各级齿轮副只需要满足与相邻配合的齿轮副精度适配即可，精度要求较低，而传统贯穿轴方式则要求所有齿轮副与同一根轴的精度都要适配，因此传统方式的加工精度较高，很难保证精度，而且容易出现卡滞甚至断轴的情况，本申请的方案则无需过高精度即可满足正常的动力传递，由于是“分体轴管”拼合的方式，其对于公差的补偿余地较大，不易出现卡滞和断轴情况；另一方面，各级之间通过彼此支撑定位的方式，无需设置传统的传动轴，轴向和径向尺寸比较紧凑，缩小了所占用的体积和重量；因此，本申请的齿轮泵具有体积小、布局紧凑、重量轻、性能稳定不易卡滞等优点。

如图4、5、13所示，相邻齿轮副之间具有隔板2，隔板2与对应齿轮的轴转动密封配合，隔板2将各级齿轮副的出液口5一侧分隔出一一对应的五个出液腔，各个出液腔上分别对应设置有出液口5，第一齿轮副A的进液口一侧具有独立的第一进液腔，第一进液腔上设有第一进液口41，第二至第五齿轮副的进液口一侧的空腔相互连通形成第二进液腔，该空腔具有第二进液口42。将进液口一侧进行“四一”分，其中四级连通，另一级独立，这样可以实现同时泵送两种不同的液体的目的。

在其他实施例中，替换方案如下，相邻齿轮副之间具有隔板2，隔板2与对应齿轮的轴转动密封配合，隔板2将各级齿轮副的出液口5一侧分隔出一一对应的五个出液腔，各个出液腔上分别对应设置有所述出液口5，各级齿轮副的进液口一侧的空腔相互连通，该空腔具有一个进液口。该方案将五级齿轮副的出液一侧的腔室分隔为五个独立的腔室，并分别设置对应的出液口5，使得五个出液口5可以分别通过管路连接到不同部位或不同设备，以分别进行五个部位或五个设备的润滑或散热，当然，也可以从外部将其中某两路或多路进行合并，从而实现不同流量的分配，此时，由于隔板2的设置，该设备被一分为多，具有多路分配的功能；而进液口一侧各级之间的空腔连通，可实现合并功能，使得同一液体的供应更简单一些，从而降低成本、降低损坏概率等。

如图4、5、13所示，本实施例中，各级齿轮副的宽度各不相同。由于各齿轮的传动频率一致、直径一致，因此，齿轮的不同宽度决定的是对应的泵送流量的大小，宽度越大、泵送流量越大，各级宽度不同以便提供多种不同流量的泵送功能，可根据泵送流量的需要进行适应性的选择，或者在设计时根据所需流量事先设计出对应的齿轮宽度。各级齿轮副的宽度逐渐递减。这样的目的是使得泵送的流量能够呈现一个逐渐递减的梯度，以方便根据需要选用。壳体由多个一端开口的圆桶3拼接而成，桶底位于相邻两级齿轮副之间的圆桶3的桶底构成所述隔板2，壳体的两端为端盖1，端盖1与各个圆桶3通过穿装的长螺杆8连接固定。该方式一方面方便拆装，而且各级之间可统一压紧密封，另一方面，可根据需要进行增级或减级，对应更换长度对应的长螺杆8即可。隔板2的中部两面均设有凹槽21。一方面可减重，另一方面则可以起到扩大容积的作用。进液口和出液口5处均具有向外的梭形凸起6，梭形凸起6的两端分别设有螺纹孔。第一齿轮副A对应的第一进液腔和出液腔分别连接有第一通道和第二通道，第一、第二通道上分别设置有接头7，接头7上设有阀门。长螺杆8上均对应套设有防松垫片9。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。