本发明涉及齿轮结构，更具体地，涉及一种齿轮泵。
背景技术：
齿轮泵是两个啮合齿轮紧密配合在一起一个壳体内相互啮合旋转，形成工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。当齿轮旋转时，齿轮脱开侧的空间体积由小变大，形成真空，将液体吸入，齿轮啮合侧的空间的体积从大变小，而将液体挤入管中。
在这个运行过程中，其内部易产生高温，由于齿轮泵自身结构特点，产生的热量散失十分困难，散热方式主要依靠泵体表面的辐射散热方式来进行，这使得泵体所产生的温度不能急时有效地散失，致使齿轮受热发生细微结构变换，导致齿轮没有实际啮合或过度磨擦易损坏齿轮结构。由此，在长期往复的运行中，导致齿轮齿面磨损、胶合、折断损坏等现象，寿命大大降低，使得泵体使用寿命大大缩短。
例如，公开号为cn205592128u的中国专利申请，其公开了一种新型齿轮泵。该齿轮泵包括泵体、泵盖、安装座，所述安装座上端安装有泵体，在泵体内安装有齿轮，齿轮与齿轮轴进行连接，在所述泵体和泵盖之间的连接处设置有消声散热垫，在所述消声散热垫的内壁上设置有消声纤维，在所述消声散热垫的外壁上设置有散热铝片。
其在泵体与泵盖之间设置消声散热垫以及铝片，虽然能够达到一定程度的散热目的，但是，由于消声散热垫以及铝片设置在泵体的端部，其耗散齿轮转动所产生热量的效果有待进一步提高。
技术实现要素：
为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种齿轮泵，以解决齿轮泵散热效果差、运行稳定性差的技术问题。
根据本发明的一个方面，提供一种齿轮泵，包括齿轮机构和容置所述齿轮机构的外壳，所述外壳包括内泵壳和外泵壳，所述外泵壳套设在所述内泵壳的外侧，且所述内泵壳的中心轴线与所述齿轮机构的轴线平行；所述外泵壳上开设有贯穿所述外泵壳壳壁的第一开口和第二开口，所述内泵壳的外壁开设有槽道，所述槽道的一端与所述第一开口相连通，所述槽道的另一端与所述第二开口相连通，且所述槽道内流通有冷却介质。
进一步地，所述槽道的深度为所述内泵壳壳壁厚度的1/3-1/2；所述槽道沿内泵壳轴线方向的截面的总宽度为所述内泵壳沿内泵壳轴向方向宽度的1/2-2/3。
进一步地，所述冷却介质为液态金属。
进一步地，所述液态金属的熔点为4℃～1500℃。
进一步地，所述液态金属为镓基二元合金、镓基多元合金、铋基合金、铟基合金或钠钾合金。
进一步地，所述液态金属为镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、铋锡合金、铟镉钕铈合金、铟铋铜合金或铟铋锡合金。
进一步地，还包括用于驱动所述液态金属流动的电磁泵；所述电磁泵的一端与所述第一开口相连通，所述电磁泵的另一端与所述第二开口相连通。
进一步地，所述电磁泵与所述第一开口/第二开口连接的管道上串联有液态金属冷却机构；所述液态金属冷却机构包括用于液态金属通过的导管，所述导管的外侧设置有用于增强散热效果的翅片。
进一步地，所述第一开口与所述第二开口均设置有密封件。
进一步地，所述内泵壳与所述外泵壳均为耐腐蚀性壳体。
本发明的有益效果主要体现在如下方面：
(1)容置有齿轮机构的外壳采用内泵壳与外泵壳组合的形式，并在内泵壳的外壁开设槽道，槽道内流通有冷却介质，能够提高齿轮泵的散热效果，提高齿轮泵运行的稳定性和使用寿命；
(2)采用液态金属作为冷却介质，同时，采用与槽道相连通的电磁泵用于驱动槽道内液态金属的流动，能够有效的提高槽道内液态金属的散热效率；并且，采用液态金属冷却系统以降低液态金属的温度，以提高散热效率；
(3)第一开口与第二开口处均设置密封件，保证液态金属流动环境的密封性，能够避免或降低液态金属被氧化的几率。
附图说明
图1为根据本发明实施例中一种齿轮泵的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参见图1所示，一种齿轮泵，包括外壳和齿轮机构。外壳可以是中空的壳体，齿轮机构即设置于外壳的内部。
外壳包括内泵壳41和外泵壳42。内泵壳41可为中空的柱体结构，且内泵壳41的中心轴线与齿轮机构的轴线平行。也即，内泵壳41是沿齿轮机构的轴线方向设置在齿轮机构的外侧，以将齿轮机构包覆于内泵壳41内侧。
在内泵壳41的外侧套设有外泵壳42。外泵壳42也为中空的柱体结构，其中心轴线与内泵壳41的中心轴线重合。并且，在外泵壳42的壳壁上开设有第一开口8和第二开口10。第一开口8和第二开口10沿外泵壳42壳壁的厚度方向贯穿外泵壳42的壳壁。
同时，在内泵壳41的外壁上开设有槽道9，槽道9内流通有冷却介质。优选槽道9环绕内泵壳41的外壁开设，以使槽道9沿内泵壳41的外壁形成螺旋状槽道，延长槽道9的长度。槽道9开设于内泵壳41的外壁，而外泵壳42套设于内泵壳41的外侧，使得槽道9位于内泵壳41与外泵壳42之间，形成闭合的流道，以供冷却介质通过。采用内泵壳41与外泵壳42组合的形式，便于槽道9的开设以及对槽道9的维护。具体地，内泵壳41与外泵壳42之间可通过螺接或铆接等形式固定。
槽道9的一端与第一开口8相连通，槽道9的另一端与第二开口10相连通。槽道9内流通的冷却介质可由第一开口8流入，由第二开口10流出，也可由第二开口10流入槽道9，并由第一开口8流出，只要使液态金属在槽道9与电磁泵之间循环即可。
第一开口8和第二开口10可以位于外泵壳42的同侧，也可以位于外泵壳42的不同侧，只要槽道9能够至少环绕内泵壳41一周，以提高散热效率即可。
具体地，齿轮机构包括主动齿轮1和从动齿轮2。以主动齿轮1/从动齿轮2的轴线为齿轮机构的轴线，或以主动齿轮1/从动齿轮2的转动方向为齿轮机构的轴线均可。主动齿轮1的中心轴线与从动齿轮2的中心轴线平行，且主动齿轮1与从动齿轮2啮合。从动齿轮2的从动轴6的两端可通过轴承分别固定于前端盖5与后端盖3上，以使从动齿轮2能够相对于外壳转动。
主动齿轮1的主动轴7的一端部与后端盖3之间也通过轴承固定，且主动轴7的另一端由前端盖5上开设的通孔穿过前端盖5，并连接至驱动装置。且主动轴7与前端盖5之间也通过轴承固定，以使主动齿轮1能够相对于外壳转动。用于驱动主动齿轮转动的驱动装置可以是电机。
同时，为使外壳具有良好的密闭性能，在前端盖5与内泵壳41/外泵壳42固定的位置设置密封件，在后端盖3与内泵壳41/外泵壳42固定的位置设置密封件。密封件可以是密封垫圈或其他密封器件。
在工作状态下，驱动装置驱动主动轴7转动，从而带动主动齿轮1转动，转动的主动齿轮1带动与主动齿轮1啮合的从动齿轮2转动。转动的主动齿轮1与从动齿轮2旋转，齿轮脱开侧的空间体积由小变大，形成真空以将待传送物料吸入；齿轮啮合侧的空间体积由大变小，而将传动物料挤入管中，以达到传送物料的目的。
由于齿轮机构容置于内泵壳41内侧，当齿轮机构动作时，其产生的热量会通过辐射散热和热传导散热的方式传递到内泵壳41上。设置于内泵壳41外壁上的槽道9内流通有冷却介质，该冷却介质由第一开口8流入，由第二开口10流出。冷却介质在槽道9内流动以与内泵壳41接触，吸附内泵壳41的热量，以达到降低齿轮泵热量的目的，进而提高齿轮泵的稳定运行，提高齿轮泵的有效使用寿命。
当槽道9环绕内泵壳41的外壁开设而形成螺旋状槽道时，槽道9的长度增长，能够延长槽道9内流通的冷却介质与内泵壳41的接触时间，从而提高冷却效率。
可以理解的是，为使外壳为闭合的状态，外壳还包括前端盖5和后端盖3。前端盖5和后端盖3设置在内泵壳41/外泵壳42的两端，前端盖5、后端盖3和内泵壳41/外泵壳42形成一个闭合的空腔，齿轮机构即设置于该空腔内。
在一个具体的实施例中，槽道9的深度为内泵壳41壳壁厚度的1/3-1/2。
在另一个具体的实施例中，槽道9沿内泵壳轴线方向的截面的总宽度为内泵壳41沿内泵壳轴向方向宽度的1/2-2/3。由于槽道9是沿内泵壳41的外壁呈螺旋状开设，其至少环绕内泵壳41一圈，则在内泵壳41外壁的某一直线方向上，槽道9至少经过一次。
当槽道9环绕内泵壳41多圈时，在内泵壳41外壁的某一直线方向上，槽道9可能会经过多次。当在某一直线方向上，槽道9经过多次时，则槽道9沿内泵壳41轴线方向在该直线方向的截面的总宽度为多个槽道宽度总和。确保在内泵壳41外壁的任意直线方向上，槽道宽度为内泵壳轴向方向宽度的1/2-2/3，以使槽道9内流动的冷却介质与内泵壳41充分的接触，以增强冷却效果。
在另一个具体的实施例中，外泵壳42的厚度为10-50mm。外泵壳42的厚度保持在合适的范围，以使内泵壳41与外泵壳42之间形成供液态金属通过的槽道9。同时，其厚度不宜过厚，使液态金属在槽道9内流通时，部分热量即能够直接通过外泵壳42向外部散热。
在另一个具体的实施例中，槽道9内流动的冷却介质为液态金属。所使用的液态金属具有无毒，高热导(可达40w/(m·k)-1)、高潜热、低熔点、高沸点等优势。在实际操作过程中，液态金属用于冷却介质，其冷却效果好，且可以循环利用。即便在长期使用过程中，液态金属被意外氧化，氧化后的液态金属使用0.5～5mol/l的naoh溶液或hcl溶液对其进行去氧化处理，即可循环利用。
在另一个具体的实施例中，所述液态金属的熔点为5℃～1500℃。
在另一个具体的实施例中，所述液态金属为镓基二元合金、镓基多元合金、铋基合金、铟基合金或钠钾合金。
在另一个具体的实施例中，所述液态金属为镓铟合金、镓铟锡合金、镓铟锡锌合金、铋锡合金、铟镉钕铈合金、铟铋铜合金或铟铋锡合金。
在另一个具体的实施例中，还包括用于驱动所述液态金属流动的电磁泵；电磁泵的一端与第一开口8相连通，电磁泵的另一端与所述第二开口10相连通。具体地，第一开口8/第二开口10可以通过管道与电磁泵相连通管。
槽道9内流通的液态金属在电磁泵的驱动下，能够顺畅的流动，从而将内泵壳41的热量带走，进而降低齿轮机构所产生的热量，以达到冷却齿轮泵的目的。
当液态金属流经电磁泵内部时，液态金属受洛伦兹力的作用，产生动力，从而使液态金属具有良好的流动性能，以在槽道9内循环流动，实现散热的目的。
在另一个具体的实施例中，在液态金属流出槽道9的第一出口8/第二出口10与电磁泵连接的液态金属流通管道对应的位置设置有液态金属冷却机构。以液态金属由第二出口10流出槽道9为例。在连接第二出口10与电磁泵的液态金属流通管道上串联液态金属冷却机构。
具体地，液态金属冷却机构可采用风冷的方式冷却液态金属流通管道中的液态金属。液态金属冷却机构包括与液态金属流通管道串联的导管，液态金属由导管中通过。在导管的外侧设置有用于散热的翅片。并且，进一步采用风冷的方式增强其散热效果。例如，可对导管提供冷风，以增强其散热效果。
在另一个具体的实施例中，第一开口8与第二开口10均设置有密封件。密封件可以是密封垫圈或其他密封器件。第一开口8与第二开口10均设置有密封件，以使槽道9具有良好的密封性能，使液态金属在槽道9内顺畅的流动，避免液态金属的渗漏影响齿轮泵的正常运行。在第一开口8和第二开口10处均设置有密封件，以增强液态金属流动环境的密封性，避免或降低液态金属被氧化的几率。
在另一个具体的实施例中，内泵壳41与外泵壳42均为耐腐蚀性壳体。由于槽道9内流通有液态金属，槽道9位于内泵壳41与外泵壳42之间，为提高齿轮泵的使用寿命，内泵壳41与外泵壳42均采用耐腐蚀性的材料制成。具体地，制作内泵壳41与外泵壳42的材料可以为不锈钢材料或cr30。内泵壳41与外泵壳42不能采用含铝基的合金材料或铝单质。
在另一个具体的实施例中，第一开口8/第二开口10与电磁泵相连通的液态金属流通管道也应采用耐腐蚀性管道。管道的材料可采用不锈钢材料或cr30，不可采用含铝基的合金材料或铝单质。
本发明的齿轮泵，容置有齿轮机构的外壳采用内泵壳41与外泵壳42组合的形式，并在内泵壳41的外壁开设槽道9，槽道9内流通有液态金属，以提高齿轮泵的散热效果，提高齿轮泵运行的稳定性和使用寿命。
最后，本发明的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。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。