齿轮燃料泵制造技术

一种齿轮泵(4')以低或零压力增量运行以供给确定的流量。旨在在小齿轮(11)的支撑轴承(19)之间或在轴承中的某些之间添加压盖填料(46)，通过界定出封闭腔(47)，以借助具有更佳粘度特性的流体而不是使用被泵送的流体本身来提供提升，从而对这些轴承提供水动力提升。能够应用于航空器发动机的燃料泵，其中，泵(4')是与低压泵关联的高压泵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的主题是被具体设计为高压燃料泵的齿轮泵，但不排除其他应用。
技术介绍
航空器发动机包括位于其调控系统的心脏处的主燃料泵。航空器发动机通过从油箱泵送需要的流量来将燃料供给至燃烧室。来自这些泵的输出流量还作为液压流体使用以使致动器致动，该致动器类似于那些用于打开从发动机中心流量到风机风量的气流排出闸门的致动器。该泵可以包括两个级，即低压泵和高压泵，本专利技术更具体地适于高压泵。这两个级具有不同的功能：前者输出施加流量的压力增量，后者输出其极限处的施加压差的流量。这两个级通常结合到同一壳体中以节约空间及简化发动机，并且形成由同一轴以相同的速度驱动的单件式设备。US2014/003987A1描述一种示出了现有技术状态的两级燃料泵。目前最经常使用的用于低压级的技术是具有整体叶盘的离心泵。这种泵具有强烈取决于旋转速度的压力增量特点。目前最经常使用的用于高压级的技术是固定排量的齿轮泵。因此，除容量输出之外，齿轮泵的流量与其旋转速度成比例。尽管不再需要注射在燃烧室中的或注射至致动器的流量，但是因其高可靠性被使用的该技术导致在一些旋转速度较高的飞行速度下的过量的泵送流量。该过量的流量随后返回至高压泵的上游的点。新的发动机开发的目的是通过减小全部能量损耗来减小燃料消耗。因此，根据本专利技术的一个目的，需要显著地减小或甚至消除高压泵的极限处的压差，因此仅依赖低压泵来实现需要的压力增量。高压泵可以仅用于实现需要的流量。预期的节省于是会包括：首先，减小驱动泵轴所需要的动力，其次，使泵简化(具体包括排量的减小)，因为减小或消除泵中产生的压力增量将必然减少泵内部的所有泄漏。尽管有这些由于减小或消除压差的优点，高压齿轮泵仍需要如本专利技术的各方面的设计改型，因为泵入口与出口之间的压差用于确保高压齿轮泵正常运行。如例如在文献US3528756A中说明的，泵轴承必须被润滑并且这通常由泵送的流体本身完成：在通过轴承上掘出的凹槽的出口侧与入口侧之间设立泵送流体的再循环，使得流体入口与出口之间的压差促使再循环流量通过该通道，这在轴承与轴承所支撑的小齿轮的短轴之间保持润滑层。然而，当泵的两侧之间的压力减小时以及尤其当其变得可忽略时，再循环流量不再被保持。与此流量无关的，不管这些旋转部件的不可避免的振动如何，再循环流体可以处于太低以致不能维持齿轮轴的水动力推力的压力下；随后，轴可以因破坏水动力层而反复地撞击轴承，由此损坏轴承。另一困难涉及必须被避免的另一再循环，由齿轮啮合泵送的液体通过该另一再循环而在齿轮啮合的侧部上泄漏，使得泵送的液体的一部分返回至入口侧。必须严格减小在齿轮啮合的侧部上的侧间隙以便减小该破坏性再循环。这通常通过使用齿轮啮合中的小齿轮中的每个的轴承中的一个的浮动安装、在该轴承的外周缘与泵壳体之间包括间隙来完成，使得该活动轴承可以沿轴向方向滑动以实现所谓的齿轮啮合的挤压。随后，使活动轴承的轴向外表面(距小齿轮最远)通过为此穿过泵形成的钻孔与泵的出口侧上的压力连通，这由于推动活动轴承朝向小齿轮的压力而产生合力。再次，如果泵尾(pumpterminals)处的压力减小，则齿轮啮合挤压力变得不足。最后，在没有横向于小齿轮轴的合力的情况下，如果没有大的压力增量，另一有害的从高压到低压的流体的再循环在齿轮啮合中的小齿轮的齿周围出现，这将小齿轮的靠近低压侧的齿压靠至周围的壳体的圆壁上。在文献US4787332A中描述的泵中避免了轴承的润滑缺陷，其中，在泵送流体通过的小齿轮腔与包围轴承的侧腔之间建立防泄漏坝。特别适于轴承的润滑的另一流体被注射到侧腔中。该文献涉及一种胶泵或另一胶粘泵，胶是与燃料完全不同的流体且特别不适于润滑。本专利技术避免在在泵送流体的再循环中可能出现以下故障的各种缺陷。
技术实现思路
根据第一方面，本专利技术涉及一种齿轮燃料泵，所述齿轮燃料泵包括外壳、两个小齿轮、两个第一轴承(或支承件)和两个第二轴承，所述两个小齿轮在所述外壳的室中彼此啮合，所述两个第一轴承各自支撑两个第一小齿轮短轴中的一个，所述两个第二轴承各自支撑两个第二小齿轮短轴中的一个，所述第一轴承和所述第二轴承容置在壳体的所述室中，所述第一短轴以第一间隙在所述第一轴承中转动并且所述第二短轴以第二间隙在所述第二轴承中转动，所述第一和第二间隙包含流体水动力升力层，其特征在于，所述齿轮燃料泵在所述第二轴承与所述齿轮之间包括压盖填料，所述填料将封闭腔隔离，所述封闭腔包围所述第二间隙并且由所述壳体、所述第二轴承和所述小齿轮界定，所述封闭腔包含与由所述小齿轮泵送的为燃料的流体不同的流体。本专利技术的这一方面论证如下。出于安全或使用寿命的原因，通过水动力升力进行的润滑对该类型的泵是必要的，因为具有光滑或多孔表面的轴承上的静态润滑是不可接受的，但是在泵的极限处的压差太低的情况下，如果通过泵送的流体在根据标准设计的泵内部的再循环完成，水动力升力可能变得不足。具体地，不再充分地抑制导致轴承上的移动的小齿轮轴的振动。然而，已确定的是，在水动力升力仅通过小齿轮中的每个的轴承中的一个(在本说明书中称为第一轴承)供应和保持的情况下，通过再循环引起的水动力升力保持可接受地满足上述的原因。第二轴承需要像第一轴承一样被润滑。通常，润滑通过限制磨损和散除热量确保使用寿命，并且克服轴因固有地抵抗任何相对僵硬的泵送流体层而有的振动来确保旋转小齿轮的稳定性。第二轴承使用以下描述的本专利技术的第一创新点，以确保润滑和旋转的小齿轮的稳定性并因此防止旋转的小齿轮在轴承中的任何移动。在此描述中，认为：由于泵的非常小的操作间隙，因而可以单独通过第二轴承实现小齿轮的稳定性。对于第一轴承，由于随后不再需要提供润滑来确保使用寿命，因此，可以实施另一不太复杂的创新点，简单包括以下描述的新的再循环，该新的再循环保证即使在泵的极限处无压差时，亦能保持水动力升力。随后，第二轴承可以在不通过容纳在封闭腔中的流体再循环的情况下施加水动力升力，容纳在封闭腔中的流体可以选择成与燃料不同并且具有下述的特性和特别的粘度：使得可以比泵送流体更容易地建立水动力升力层(例如如果容纳在封闭腔中的流体是流变增稠的)。流变增稠流体具有如下特性：该层针对全部的泵小齿轮旋转速度均形成，即使在泵极限处没有外加压力时亦是如此。因此，齿轮小齿轮的充分支撑仅通过与封闭腔关联的第二轴承提供，即使振动存在亦如此，同时，穿过保证泵在压差下输出流量的第一轴承的再循环提供了必要的运行可靠性。本专利技术的第二方面涉及在轴向方向上设立小齿轮挤压力，以在即使泵极限处的压差不足以产生该挤压的情况下防止泵送流体在小齿轮侧表面处的再循环。根据本专利技术的第二方面，弹簧在壳体与第二轴承的距小齿轮一距离处的外轴向表面之间压缩；弹簧在所述表面的圆周的相反的部分上延伸并因此施加更高的合力，以因此加强对减少泵内的再循环泄漏必不可少的、小齿轮在其轴承之间的挤压。将看到，在已知的此类型的泵中未使用弹簧的这种布置。因此，如我们所看到的，本专利技术在具有低或甚至零附加压力的泵的情况下变得特别地有用。然而，如果压差变得太低，则穿过第一轴承的再循环不再发生。当齿轮泵位于产生流体压差的其他泵的输出侧上时，此情形在燃料供给回路中出现。于是能够建立从泵通过该泵的不同轴承、通向供应导管的低压区域的再循环路径。通过使用本装置中已存在的用于再循本文档来自技高网...

【技术保护点】
齿轮燃料泵(4')，包括外壳(24)、两个小齿轮(11，12)、两个第一轴承(17，18)和两个第二轴承(19，20)，所述两个小齿轮在所述外壳的室中彼此啮合，所述两个第一轴承各自支撑所述小齿轮的两个第一短轴(13，14)中的一个，所述两个第二轴承各自支撑所述小齿轮的两个第二短轴(15，16)中的一个，所述第一轴承和所述第二轴承容置在壳体的所述室中，所述第一短轴以第一间隙(9)在所述第一轴承(17，18)中转动并且所述第二短轴以第二间隙(10)在所述第二轴承(19，20)中转动，所述第一间隙和所述第二间隙包含流体水动力升力层，其特征在于，所述齿轮燃料泵在所述第二轴承(19，20)与所述齿轮(11，12)之间包括压盖填料(46)，所述填料将封闭腔(47)隔离，所述封闭腔包围所述第二间隙(10)并且由所述壳体(24)、所述第二轴承(19，20)和所述小齿轮(11，12)界定，所述封闭腔包含与由所述小齿轮泵送的流体不同的流体，由所述小齿轮泵送的流体为燃料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.15 FR 14533721.齿轮燃料泵(4')，包括外壳(24)、两个小齿轮(11，12)、两个第一轴承(17，18)和两个第二轴承(19，20)，所述两个小齿轮在所述外壳的室中彼此啮合，所述两个第一轴承各自支撑所述小齿轮的两个第一短轴(13，14)中的一个，所述两个第二轴承各自支撑所述小齿轮的两个第二短轴(15，16)中的一个，所述第一轴承和所述第二轴承容置在壳体的所述室中，所述第一短轴以第一间隙(9)在所述第一轴承(17，18)中转动并且所述第二短轴以第二间隙(10)在所述第二轴承(19，20)中转动，所述第一间隙和所述第二间隙包含流体水动力升力层，其特征在于，所述齿轮燃料泵在所述第二轴承(19，20)与所述齿轮(11，12)之间包括压盖填料(46)，所述填料将封闭腔(47)隔离，所述封闭腔包围所述第二间隙(10)并且由所述壳体(24)、所述第二轴承(19，20)和所述小齿轮(11，12)界定，所述封闭腔包含与由所述小齿轮泵送的流体不同的流体，由所述小齿轮泵送的流体为燃料。2.根据权利要求1所述的齿轮泵，其特征在于，所述封闭腔中的流体的粘度特性与所述燃料的特性不同。3.根据权利要求1所述的齿轮泵，其特征在于，所述封闭腔(47)中的流体是流变增稠的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的齿轮泵，其特征在于，所述第一轴承或者所述第二轴承在所述壳体(24)中沿着所述小齿轮短轴的轴向方向自由移动，并且被压缩弹簧(30)朝向所述小齿轮推动至所述壳体(24)上。5.根据权利要求4所述的齿轮泵，其特征在于，所述弹簧在活动轴承的外轴向表面的圆周上的相反的扇段上延伸。6.根据权利要求1至5中任一项所述的齿轮泵，其特征在于，所述壳体(24)在一个开口处包括压盖填料(29)，所述压盖填料包围泵轴(21)并且开放通到所述封闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：飞利浦·沃特努尔，贝拉·瓦萨，
申请(专利权)人：赛峰飞机发动机公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR