一种齿轮泵的制作方法

本实用新型涉及一种齿轮泵，具体涉及一种马桶供水系统的外啮合齿轮泵。

背景技术：

齿轮泵是马桶输送水系统的重要水动力元件,其为容积式高压送水装置,通常具有 A，B两个齿轮，A齿轮为主动齿轮，B齿轮为从动齿轮，整个齿轮泵流动域可分为三部分：进水区D、出水区F和运水区E，其中进水区水压和供水管路水压基本相当，由于齿轮外轮廓与泵壳体内壁之间的密闭容积保持不变，故运水区的水压与进水区水压基本相当。作为马桶输送水系统的动力元件，齿轮泵需要克服管路的流动阻力和保证水喷头的出水水压，故出水区始终保持较高水压，该水压显著的高于进水区水压。另外齿轮啮合产生体积不断缩小的近似密闭容积，即困水区，该困水区水压最高值可高于出水区水压达一个数量级。另困水区的存在随着每对啮合齿轮的运动而周期性出现，困水水压产生的流体冲击对齿轮啮合稳定性、端盖密封带来了不利影响，而且困水区随着轮齿啮合移动至进水区时，由封闭式变为开放式，容易发生气蚀，产生额外的流体噪音。

为解决外啮合齿轮泵的困水引起的振动噪音问题,卸荷槽是一种缓解外啮合齿轮泵困水的常规方法。目前齿轮泵的卸荷槽在保证进水区和出水区互不联通的情况下,通常在齿轮泵端盖、轴套或者轴承座上开卸荷槽，使困水区与进水区或者出水区连通，尽可能地实现困水卸荷的最大化。中国专利CN103527470B公开了一种具有耳型卸荷槽的齿轮泵，齿轮泵卸荷槽的宽度较小，但由于困水区的位置和形状是随着啮合齿的运动而时刻变化的，另一方面由于零件制造和装配误差的存在，卸荷槽很难保证准确对准齿轮泵的困水区位置，导致卸荷槽无法充分发挥困水卸荷作用。如果为了使卸荷槽能够充分对齐齿轮泵的困水区，需将卸荷槽的宽度增大，而增大宽度后的卸荷槽缩短了出水区与进水区、运水区的泄露距离，使其泄露阻力降低，又会导致齿轮侧面与端盖之间的配合间隙产生更大的泄露，产生的泄漏量大约占齿轮泵总泄露量的80％，进而降低了齿轮泵的送水效率。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种齿轮泵，以有效降低困水区的困水压力，降低齿轮泵的振动噪音。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种齿轮泵，包括壳体和端盖，壳体和端盖形成用于安装由主动齿轮A和从动齿轮B形成的啮合齿轮的泵腔，所述壳体上设有连通所述泵腔的进水管和出水管，在壳体的内端面的主动齿轮侧设有主动齿轮卸荷槽，主动齿轮卸荷槽用于将啮合齿轮工作时形成的困水区G和出水区F的水流动贯通，所述主动齿轮卸荷槽包括圆形槽和与圆形槽连通的曲线槽，曲线槽连通齿轮泵的困水区G和出水区F；

所述主动齿轮卸荷槽设置为：

曲线槽的外轮廓线在主动齿轮A的齿根圆C1和分度圆C2之间，即曲线槽的外轮廓线的直径de满足de＜d＝zm，其中d为分度圆直径，z为齿轮齿数，m为齿轮模数；保证曲线槽内的卸荷水流进入齿轮侧面间隙的泄露最小化；

曲线槽的内轮廓线的直径di大于等于对应的主动齿轮A的齿根圆直径df,曲线槽42 以圆形槽41的一端为起点向出水区F延伸，长度不小于半个齿距即l≥πm/2；使曲线槽内的卸荷水流顺利流入出水区；

圆形槽的圆心距离主动齿轮A和从动齿轮B的中心连接线L的距离lt满足 d0/2≤lt＜0.5πm，d0为圆形槽的直径；使圆形槽圆形尽量靠近最小困水区的几何形心，从而困水区水流顺利流入圆形槽，减小流动阻力；

圆形槽的圆心距离对应的主动齿轮A的旋转中心O1的距离lc满足la＜zm/2，使困水区的卸荷水流全部流入圆形槽，然后流经曲线槽，最终进入出水区。

在从动齿轮侧设有从动齿轮卸荷槽，其以中心连接线L的中垂线为对称轴、与主动齿轮卸荷槽对称布置。

进一步，所述圆形槽的圆心距离主动齿轮A和从动齿轮B的中心连接线L的距离 lt＝0.5d0，即圆形槽外轮廓线与中心连接线L相切，保证圆形槽面积尽量大于最小困水区面积。

进一步，所述圆形槽的外轮廓线距离中心连接线L的距离为1-2mm，保证圆形槽与进水区之间在齿轮侧面间隙的流动阻力。

进一步，圆形槽的外轮廓线在对应的主动齿轮A的齿根圆C1和分度圆C2之间，即 la+d0/2＜zm/2及la-d0/2＞df/2，保证圆形槽面积尽量大于最小困水区面积。

进一步，所述圆形槽位于曲线槽的端部，圆形槽的圆心位于曲线槽的中心轮廓线上。

进一步，曲线槽的中心轮廓线与对应的主动齿轮A的轮廓线同一圆心。

进一步，所述圆形槽的面积大于啮合齿轮工作时形成的困水区G的面积。

进一步，所述曲线槽的长度至少跨过对应的主动齿轮A的一个齿距，并且，延伸至出水区F为止。

进一步，曲线槽的深度范围在0.5mm-1.5mm之间。

进一步，曲线槽的深度为1mm。

进一步，曲线槽的底部与侧面交界处圆角过渡。

采用了上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

1)本实用新型在壳体的主动齿轮侧和从动齿轮侧均设有卸荷槽，实现了将困水区和出水区的水流动贯通；当困水区水压高于出水区水压时，困水区内的水流经卸荷槽进入出水区，有效降低困水区的困水压力，从而有效降低齿轮泵的振动噪音；由于最小困水区的水压力最大，为了保证困水压力最大时，卸荷槽能够有效连通困水区和出水区，避免困水区的水在高水压下重新流入进水区，卸荷槽的圆形槽位于主动齿轮A和从动齿轮B工作时形成的最小困水区，曲线槽连通困水区和出水区，从而将最小困水区内的水压从圆形槽导出，进入曲线槽，经曲线槽进入出水区，显著提高卸荷槽的减振降噪效果，进一步提高流体输送效率；

2)圆形槽的圆心在曲线槽的中心轮廓线上，且圆形槽的面积大于困水区的面积，使得困水区内的水流能够顺畅的流入曲线槽，减少流动阻力，将水快速导出能够快速降低困水区水压，减小齿轮侧面与端盖之间的配合间隙之间压力梯度，减少流动泄露，并且端盖承受的困水区水压冲击力降低，减小了振动噪音；

3)圆形槽的外轮廓线在齿轮的齿根圆C1和分度圆C2之间，圆形槽面积大于困水区面积，能够完全覆盖困水区，使最小困水体积能够有效的与出水区连通，并且减少了齿轮侧面与端盖之间的泄露；

4)圆形槽的外轮廓线距离两啮合齿轮的中心连接线的距离约1-2mm，以增大困水区与进水区的泄露流动阻力，减小齿轮侧面与端盖之间的配合间隙之间流入进水区的流动泄露；

5)曲线槽的中心轮廓线和主动齿轮或从动齿轮的轮廓线同一圆心，使卸荷槽中的水流速度方向与齿轮侧面的相对运动速度方向在同一直线上，能有效减少齿轮侧面和端盖之间的配合间隙之间的流动泄露；并且，曲线槽的长度至少跨过一个齿距，能够将困水区和出水区连通，但要小于将出水区和运水区连通的长度，即曲线槽最长不能将出水区和运水区连通；

6)由于本方案中曲线槽仅起到连通圆形槽和出水区的作用，其宽度和深度比传统卸荷槽要小，从而进一步降低齿轮侧面与端盖之间的泄露，提高了齿轮泵的送水效率。

附图说明

图1为本实用新型的齿轮泵的内部结构示意图；

图2为本实用新型的齿轮泵的结构分解图；

图3为本实用新型的齿轮泵壳体的立体结构示意图；

图4为本实用新型的齿轮泵壳体的俯视图；

图5为图4的M部局部放大图；

图6为齿轮泵壳体与啮合齿轮装配关系示意图；

图7为图6位置下，N部局部放大图，示出了最小困水区H和圆形槽的相对位置关系；

图8为齿轮转动一个啮合齿后，齿轮泵壳体与啮合齿轮装配关系示意图(相对图6 转动一个啮合齿)；

图9为图8位置下，Q部局部放大图，示出了最小困水区H和圆形槽的相对位置关系；

图10为卸荷槽与啮合齿轮的尺寸关系示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

除非别作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

图6-图10中所示齿轮为描述齿轮和卸荷槽的相对位置关系而示意。

图1示出了齿轮泵在工作时形成的进水区D、运水区E、出水区F及困水区G的分部情况。由于齿轮泵的困水区G的体积是随着啮合齿轮3的运动而逐渐缩小的，困水区 G的压力也依次增大，当困水区G运动至接近主动齿轮A和从动齿轮B的中心连接线 L附近时，困水区G体积最小，即形成最小困水区H，困水压力最大，同时也是卸荷槽 4和困水区G能够实现准确对齐难度最大的位置。因此保证困水压力最大时，卸荷槽4 能够有效连同困水区G和出水区F，可以显著提高卸荷槽4的减振降噪效果。

如图3至5、图10所示，一种齿轮泵，包括壳体2和端盖1，壳体2和端盖1形成用于安装由主动齿轮A和从动齿轮B形成的啮合齿轮3的泵腔，所述壳体上设有连通所述泵腔的进水管5和出水管6，在壳体2的内端面21的主动齿轮侧设有主动齿轮卸荷槽4，在壳体2的内端面21的从动齿轮侧均设有从动齿轮卸荷槽，主动齿轮卸荷槽和从动齿轮卸荷槽用于将啮合齿轮3工作时形成的困水区G和出水区F的水流动贯通，所述主动齿轮卸荷槽4包括圆形槽41和与圆形槽41连通的曲线槽42，曲线槽42连通困水区G和出水区F，所述圆形槽41位于最小困水区H位置处，圆形槽41的位置具体如下；

所述主动齿轮卸荷槽4设置为：

曲线槽42的外轮廓线421在主动齿轮A的齿根圆C1和分度圆C2之间，即曲线槽 42的外轮廓线421的直径de满足de＜d＝zm，其中d为分度圆直径，z为齿轮齿数，m为齿轮模数；

曲线槽42的内轮廓线421＇的直径di大于等于对应的主动齿轮A的齿根圆直径df, 曲线槽42以圆形槽41的一端为起点向出水区F延伸，长度不小于半个齿距即l≥πm/2；

圆形槽41的圆心距离主动齿轮A和从动齿轮B的中心连接线L的距离lt满足 d0/2≤lt＜0.5πm，d0为圆形槽41的直径；

圆形槽41的圆心距离对应的主动齿轮A的旋转中心O1的距离la满足la＜zm/2；

在从动齿轮侧设有从动齿轮卸荷槽，其以中心连接线L的中垂线为对称轴、与主动齿轮卸荷槽4对称布置。

当主动齿轮A和从动齿轮B的直径相同时，从动齿轮侧的卸荷槽4与从动齿轮侧的卸荷槽4以主动齿轮A和从动齿轮B的中心连接线L的中垂线为对称轴呈镜像关系设置。

本实用新型的卸荷槽4加工在壳体2的内端面21上，壳体2注塑成形，有效避免了装配误差导致卸荷槽与困水区无法准确对齐的问题。卸荷槽4由圆形槽41和曲线槽 42组成，连通困水区G和出水区F。在最小困水区H位置，在壳体2上设计圆形槽41，圆形槽41面积大于困水区G面积，能够完全覆盖困水区G，使最小困水区H能够有效的与出水区F连通；由于曲线槽仅起到连通圆形槽41和出水区F的作用，其宽度和深度比传统卸荷槽要小，能够有效减小齿轮侧面31与端盖1之间的配合间隙之间产生的流动泄露，提高了齿轮泵的送水效率，采用该卸荷槽结构的齿轮泵壳体能有效降低振动噪音，且流体输送效率高。

可选地，所述圆形槽41的圆心距离主动齿轮A和从动齿轮B的中心连接线L的距离lt＝0.5d0，即圆形槽外轮廓线与中心连接线L相切，此情况图中未示出。

如图10所示，本实施使中，对于外啮合齿轮的情况，主动齿轮A的旋转中心O1和从动齿轮B的旋转中心O2连线为啮合齿轮的中心连接线L，所述圆形槽41的外轮廓线距离中心连接线L的距离为1-2mm，即，圆形槽41距离该中心连接线的最近的点到该中心连接线的距离为1-2mm，以增大困水区G与进水区D的泄露流动阻力，减小齿轮侧面31与端盖1之间的配合间隙之间产生的流动泄露。

图6示出了卸荷槽4与困水区G的相对位置，图8示出了齿轮转动一个啮合齿后，卸荷槽4与困水区G的相对位置。

圆形槽41的外轮廓线在对应的主动齿轮A的齿根圆C1和分度圆C2之间，即 la+d0/2＜zm/2及la-d0/2＞df/2，使最小困水体积能够有效的与出水区F连通。

图5示出了卸荷槽4的具体结构，优选地，所述圆形槽41位于曲线槽42的端部，圆形槽41的圆心位于曲线槽42的中心轮廓线上，使得困水区G内的水流能够顺畅的流入曲线槽42，减少流动阻力，将水快速导出；所述圆形槽41的面积大于啮合齿轮3工作时形成的困水区G的面积，能够完全覆盖困水区G，使困水区G内的水流都能有效导出，避免形成水流死角。

为了进一步减少齿轮侧面31和端盖1之间的配合间隙之间的流动泄露，曲线槽42 的中心轮廓线与对应的主动齿轮A的轮廓线同一圆心，使曲线槽42中的水流速度方向与齿轮侧面的相对运动速度方向在同一直线上。

如图6和图8所示，所述曲线槽42的长度至少跨过啮合齿轮3的一个齿距，并且，延伸至出水区F为止，小于将出水区F和运水区E连通的长度，也就是说，曲线槽42 的长度应限制在一定范围内，避免曲线槽将出水区F和运水区E连通，否则水流从曲线槽42流出后会进入运水区E，增加运水阻力，影响流体输送效率。

由于曲线槽42仅起到连通圆形槽41和出水区F的作用，其宽度和深度可以比传统卸荷槽小，曲线槽42的深度范围在0.5mm-1.5mm之间，优选为1mm。曲线槽42的底部与侧面交界处圆角过渡，减小流动阻力。

圆形槽不限于圆形，可以是实现类似本方案功能的其他形状，曲线槽也不限于曲线，也可以是实现类似本方案曲线槽功能的其他形状，如直线槽。

以上所述的具体实施例，对本实用新型解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。