專利名稱：用于齒輪泵的輸入軸潤滑的制作方法
技術領域：
本公開涉及泵，更具體地涉及用于氣體渦輪發動機的燃料齒輪泵。
背景技術：
燃料齒輪泵通常用于為飛機上的氣體渦輪發動機或其它系統提供燃料流和壓力。齒輪泵必須在寬的系統操作范圍上運行并且為各種功能提供關鍵的流和壓力。通常，這些泵通過軸從附件齒輪箱接收旋轉功率。在雙齒輪級泵中，旋轉功率通過輸入軸和聯接軸從一個齒輪級傳遞到另一個齒輪級。每個軸通常具有花鍵以將輸入軸旋轉傳遞到各自齒輪級中。為了在泵的整個使用壽命期間最小化磨損并滿足所有性能要求，必須在操作期間對花鍵進行潤滑。
發明內容
根據本公開的一個示例性方面的軸組件包括軸，其具有第一徑向肩部和第二徑向肩部，所述第一徑向肩部和所述第二徑向肩部之間的軸向分隔限定了沿著軸線的軸向距離SA，并且所述徑向肩部的每一個限定了外直徑SD，SA/SD的比率被限定在0. 19-0. 45之間。根據本公開的一個示例性方面的軸組件包括齒輪，其具有齒輪孔，所述齒輪孔具有鄰近于油壩的帶花鍵孔部分。軸包括第一帶花鍵端部和第二帶花鍵端部，所述第一帶花鍵端部能夠與所述帶花鍵內直徑接合，所述軸具有孔直徑大于所述油壩的直徑的孔、第一組徑向孔徑和第二組徑向孔徑，所述第一組徑向孔徑在所述第一帶花鍵端部的軸向內側并且與所述軸內孔連通，所述第二組徑向孔徑在所述第二帶花鍵端部的軸向內側并且與所述軸內孔連通。根據本公開的一個示例性方面的齒輪泵包括齒輪，其具有齒輪孔，所述齒輪孔具有鄰近于油壩的帶花鍵孔部分。軸包括第一帶花鍵端部和第二帶花鍵端部，所述第一帶花鍵端部能夠與所述帶花鍵內直徑接合，所述軸具有孔直徑大于所述油壩的直徑的孔、第一組徑向孔徑和第二組徑向孔徑，所述第一組徑向孔徑在所述第一帶花鍵端部的軸向內側并且與所述軸內孔連通，所述第二組徑向孔徑在所述第二帶花鍵端部的軸向內側并且與所述軸內孔連通。聯接軸定位成沿著平行于所述輸入軸軸線的聯接軸軸線。根據本公開的一個示例性方面的對殼體內的軸進行潤滑的方法包括將潤滑劑傳輸到軸內孔中；使所述潤滑劑在第一帶花鍵端部和第二帶花鍵端部之間傳遞；使所述潤滑劑聚集在所述軸內孔中；以及當所述潤滑劑的水平達到油壩內孔徑時，將所述潤滑劑從所述軸內孔排出。根據本公開的一個示例性方面的安裝軸的方法包括將具有軸內孔的軸安裝到所述齒輪中，所述軸內孔具有大于油壩的直徑。
本領域技術人員將從所公開的非限制性實施例的以下詳細描述中明白各種特征。、詳細描述的附圖可簡要介紹如下
圖I是齒輪泵的方框圖，其由附件齒輪箱驅動以將諸如燃料的流體傳輸到氣體渦輪； 圖2是齒輪泵的端視 圖3是齒輪泵沿圖2中的線3-3剖切的剖面 圖4是齒輪泵沿圖2中的線4-4剖切的剖面圖；
圖5是殼體被移除情況下的齒輪泵的透視 圖6是殼體被移除情況下的齒輪泵的另一透視 圖7是殼體被移除情況下的齒輪泵的另一透視 圖8是從與圖5相同的透視方向的齒輪泵的透視 圖9是從與圖7相同的透視方向的齒輪泵的透視 圖10是從與圖6相同的透視方向的齒輪泵的透視 圖11是齒輪泵的輸入軸組件的擴大剖面 圖12是輸入軸組件的保持板的端視 圖13是處于操作位置的齒輪泵的輸入軸組件的擴大剖面 圖14是處于操作位置的齒輪泵的輸入軸組件的擴大剖面 圖15是輸入軸組件的擴大側視圖，示出了徑向肩部之間的尺寸關系。
具體實施例方式圖I示意性示出了齒輪泵20，其由附件齒輪箱22驅動以將諸如燃料的流體傳輸到氣體渦輪24。應當理解，本申請不限于與特定系統聯合使用。因此，雖然為了說明方便而將本申請示出和描述為在飛機燃料泵中實施，但應當理解的是，其也可在許多其它系統中實施。另外，雖然所公開的是雙級齒輪泵，但其它具有軸的機器也將由此受益。參照圖2，齒輪泵20通常包括殼體30，其包括輸入軸組件32和聯接軸組件34以驅動主級36和原動級(motive stage) 38 (圖3和圖4)。旋轉功率被從氣體潤輪24傳遞到附件齒輪箱22，然后通過輸入軸組件32傳遞到齒輪泵20。在所公開的非限制性實施例中，輸入軸組件32與附件齒輪箱22聯系并且從其接收潤滑劑，而聯接軸組件34用燃料來潤滑。參照圖3，輸入軸組件32被限定成沿輸入軸線A，并且聯接軸組件34被限定成沿平行于輸入軸線A的聯接軸線B。主級36通常包括主驅動齒輪40、主從動齒輪42、主驅動軸承44和主從動軸承46。原動級38通常包括原動驅動齒輪50、原動從動齒輪52、原動驅動軸承54和原動從動軸承56 (圖4)。主驅動齒輪40與主從動齒輪42處于嚙合接合,并且原動驅動齒輪50與原動從動齒輪52處于嚙合接合(圖5-7)。輸入軸組件32通過主級36驅動聯接軸組件34以驅動原動級38。增壓級58也被輸入軸組件32驅動以限定具有葉輪和集成的進口段(inducer)的
離心泵。級36、38、58通常獨立地工作。每個級36、38、58包括分離的入口和排口(圖8_10)。當嚙合的齒輪40、42和50、52旋轉時，流體的各自體積被從主級入口 MI傳輸到主級排口 MD并從原動級入口 ml傳輸到原動級排口 mD，使得主級36傳輸主燃料流而原動級38供應原動燃料流。主級入口 MI和主級排口 MD以及原動級入口 ml和原動級排口 mD被分別通過各自的齒輪級36、38沿著大致直線路徑引導。在所公開的非限制性實施例中，飛機燃料系統向增壓級入口 BI提供流和壓力。增壓級排放物的一部分被導引在原動級入口 ml的內側。增壓級排放物的其余部分被從齒輪泵20排放到飛機燃料系統，然后返回到主級入口 MI。原動級排口 mD與飛機燃料系統連通。主級排口 MD也與飛機燃料系統連通以提供至少兩個主要功能致動和發動機燃燒流。也可能有替代的或另外的相對小的流方向和功能，但是本文不需要進一步公開其詳細描述。參照圖11，輸入軸組件32包括輸入軸60、彈簧62和保持板64。輸入軸60是空心軸，其具有帶花鍵的端部66A、66B以及其間的徑向肩部68A、68B。帶花鍵端部66A插入附件齒輪箱22的齒輪G。帶花鍵端部66B與主驅動齒輪40聯系。帶花鍵端部66A、66B需要在操作期間被適當地潤滑，以在整個使用壽命期間最小化磨損并滿足所有性能要求。在使用流體潤滑劑(例如來自附件齒輪箱22內的油)的情況下，潤滑在帶花鍵界面66A、66B處被持 續地供應、排出和補充。徑向肩部68A、68B通常與殼體30對準以在其間接收保持板64。保持板64通過諸如螺栓(也在圖2中示出)的緊固件70附接到殼體30，以將中斷開口 65定位在徑向肩部68A、68B之間。在一個所公開的非限制性實施例中，中斷開口 65是具有小于180度中斷的弓形表面(圖12)。由此，輸入軸60的軸向位置被徑向肩部68A、68B和保持板64的相互作用軸向地約束。參照圖13，在齒輪泵操作期間，彈簧62偏置輸入軸組件32以定位輸入軸組件32。也就是說，彈簧62允許輸入軸組件32響應于沖擊負載在殼體30內移動，直到輸入軸組件32降至最低到保持板64上，但是在操作期間，彈簧62定位輸入軸組件32，使得徑向肩部68A、68B與保持板64隔開。這確保了在操作期間沒有旋轉部件到靜止部件的接觸。參照圖14，齒輪G包括帶花鍵孔80，具有油壩82、在油壩82的軸向內側的帶花鍵部分84以及在帶花鍵部分84的軸向內側的平滑孔部分86。油壩82通常包括肩部88和沿著軸軸線A的內孔徑90，其與附件齒輪箱22連通。輸入軸60包括鄰近于花鍵66A、66B的第一和第二組徑向孔徑94A、94B。徑向密封結構96A、96B在相對于徑向孔徑組94A、94B的軸向內側位置從輸入軸60延伸，以分別對于齒輪G和主驅動齒輪40來密封軸60。徑向密封結構96A與齒輪G的平滑孔部分86聯系，并且徑向密封結構96B與主驅動齒輪40聯系，使得潤滑劑在花鍵66A、66B上循環并且通過輸入軸60的空心內孔直徑92在其間傳輸。初始地，潤滑劑通過第一組徑向孔徑94A或通過花鍵66A徑向地進入輸入軸60空心內孔直徑92，并且在油壩82處聚集，直到潤滑劑達到空心內孔直徑92。由于油壩82和軸密封96A、96B，潤滑劑在空心內孔直徑92內側聚集。在潤滑劑聚集時，潤滑劑還流下空心內孔直徑92并且通過第二組徑向孔徑94B或通過空心內孔直徑92的端部和輸入軸60的端部來潤滑花鍵66B。輸入軸60的旋轉進一步促進潤滑劑通過徑向孔徑組94A、94B的徑向流動。當潤滑劑水平超過內孔徑90時，潤滑劑流過油壩82的肩部88并且排入附件齒輪箱22中。由此，預定量的潤滑劑被保持在輸入軸60內并且通過旋轉而通過徑向孔徑組94A、94B和輸入軸60的端部徑向地循環到花鍵66A、66B。因此，油壩82促進了潤滑劑到花鍵66A、66B的持續供應、排出和補充，以便進行適當的花鍵潤滑。還應當理解的是，潤滑劑流可以沿兩個方向中的任一方向，使得潤滑劑流可通過徑向孔徑組94A、94B或者從空心內孔直徑92的端部離開。也就是說，潤滑劑沿著最小阻力路徑流動，該最小阻力路徑可能動態地變化。參照圖15，徑向肩部68A、68B之間的分隔限定了沿著旋轉軸線A的軸向距離SA，并且徑向肩部68A、68B的每一個限定了徑向肩部68A、68B的每一個的直徑SD。在一個所公開的非限制性尺寸的實施例中，軸向尺寸SA為0. 210-0. 410英寸(5. 3-10. 4_)，名義尺寸為0.310英寸(7. 9_)。在該公開的非限制性尺寸的實施例中，直徑SD為I. 100-0. 900英寸(28. 0-22. 9mm)，并且名義直徑為I. 000英寸(25. 4mm)。在該公開的非限制性尺寸的實施例中，SA/SD的比率被限定在0. 19-0. 45之間。所公開的比率允許部分地被徑向肩部68A、68B之間的距離所限定的輸入軸60的軸向運動，而仍然確保了適當的潤滑劑流和有效的花鍵接合。應當理解的是，在遍及幾副附圖中，相同的附圖標記指示對應的或相似的元件。還應當理解的是，雖然在所示實施例中公開了具體的部件布置，但其它布置也將由此受益。雖然示出、描述和請求保護了具體的步驟序列，但應當理解的是，除非另有所指，可以以任何順序、分開地或組合地實施這些步驟，并且仍將從本公開受益。前面的描述是示例性的，而非被其內的限制所限定。本文公開了各種非限制性實施例，然而本領域普通技術人員可認識到根據上述教導的各種修改和變形將會落入所附權利要求的范圍內。因此應當理解但是，在所附權利要求的范圍內，本公開可以不同于所具體描述地實施。為此，應當研究所附權利要求以確定真實范圍和內容。權利要求
1.一種軸組件,包括 軸，其具有第一徑向肩部和第二徑向肩部，所述第一徑向肩部和所述第二徑向肩部之間的軸向分隔限定了沿著軸線的軸向距離SA，并且所述徑向肩部的每一個限定了外直徑SD, SA/SD的比率被限定在0. 19-0. 45之間。
2.如權利要求I所述的軸組件，其中，所述第一徑向肩部和所述第二徑向肩部二者均位于第一帶花鍵端部和第二帶花鍵端部之間。
3.如權利要求I所述的軸組件,其中,所述軸包括軸內孔。
4.如權利要求3所述的軸組件，還包括第一組徑向孔徑和第二組徑向孔徑，所述第一組徑向孔徑在所述第一帶花鍵端部的軸向內側并且與所述軸內孔連通，所述第二組徑向孔徑在所述第二帶花鍵端部的軸向內側并且與所述軸內孔連通。
5.—種軸組件,包括 齒輪，其具有齒輪孔，所述齒輪孔具有鄰近于油壩的帶花鍵孔部分；和 軸，其具有第一帶花鍵端部和第二帶花鍵端部，所述第一帶花鍵端部能夠與所述帶花鍵內直徑接合，所述軸具有孔直徑大于所述油壩的直徑的孔、第一組徑向孔徑和第二組徑向孔徑，所述第一組徑向孔徑在所述第一帶花鍵端部的軸向內側并且與所述軸內孔連通，所述第二組徑向孔徑在所述第二帶花鍵端部的軸向內側并且與所述軸內孔連通。
6.如權利要求5所述的軸組件，還包括第一徑向肩部和第二徑向肩部，所述第一徑向肩部和所述第二徑向肩部之間的軸向分隔限定了沿著軸線的軸向距離SA，并且所述徑向肩部的每一個限定了外直徑SD，SA/SD的比率被限定在0. 19-0. 45之間。
7.如權利要求5所述的軸組件，其中，所述帶花鍵孔部分在所述油壩的下游。
8.如權利要求7所述的軸組件，其中，所述油壩包括沿所述軸線的內孔徑。
9.如權利要求5所述的軸組件，還包括徑向密封結構，所述徑向密封結構能夠與所述第一組徑向孔徑的下游的所述齒輪孔接合。
10.一種齒輪泵,包括 殼體； 齒輪，所述齒輪具有鄰近于油壩的帶花鍵內直徑； 輸入軸，所述輸入軸沿輸入軸軸線至少部分地從所述殼體延伸，所述輸入軸具有第一帶花鍵端部和第二帶花鍵端部，所述第一帶花鍵端部能夠與所述帶花鍵內直徑接合，所述輸入軸具有孔直徑大于所述油壩的直徑的孔、第一組徑向孔徑和第二組徑向孔徑，所述第一組徑向孔徑在所述第一帶花鍵端部的軸向內側并且與所述軸內孔連通，所述第二組徑向孔徑在所述第二帶花鍵端部的軸向內側并且與所述軸內孔連通；和 聯接軸，所述聯接軸沿著平行于所述輸入軸軸線的聯接軸軸線。
11.如權利要求10所述的齒輪泵，還包括安裝到所述輸入軸的驅動齒輪和安裝到所述聯接軸的從動齒輪，所述驅動齒輪與所述從動齒輪處于嚙合接合。
12.如權利要求10所述的齒輪泵，還包括第一徑向肩部和第二徑向肩部，所述第一徑向肩部和所述第二徑向肩部之間的軸向分隔限定了沿著軸線的軸向距離SA，并且所述徑向肩部的每一個限定了外直徑SD，SA/SD的比率被限定在0. 19-0. 45之間。
13.如權利要求10所述的齒輪泵，其中，所述油壩包括沿所述軸線的內孔徑。
14.一種對殼體內的軸進行潤滑的方法，包括將潤滑劑傳輸到軸內孔中； 使所述潤滑劑在第一帶花鍵端部和第二帶花鍵端部之間傳遞； 使所述潤滑劑聚集在所述軸內孔中；以及 當所述潤滑劑的水平達到油壩內孔徑時，將所述潤滑劑從所述軸內孔排出。
15.如權利要求14所述的方法，還包括 將所述潤滑劑通過安裝到所述第一帶花鍵端部的齒輪排入附件齒輪箱中，所述齒輪限定了所述油壩。
16.如權利要求14所述的方法，還包括 通過第一組徑向孔徑和第二組徑向孔徑傳輸所述潤滑劑，所述第一組徑向孔徑在所述第一帶花鍵端部的軸向內側，所述第二組徑向孔徑在所述第二帶花鍵端部的軸向內側。
17.如權利要求14所述的方法，還包括 通過所述軸的端部傳輸所述潤滑劑。
18.一種安裝軸的方法，包括 將油壩定位在齒輪中；以及 將具有軸內孔的軸安裝到所述齒輪中，所述軸內孔具有大于所述油壩的直徑。
19.如權利要求18所述的方法，還包括 通過帶花鍵界面將所述軸安裝到所述齒輪中。
20.如權利要求19所述的方法，還包括 將第一組徑向孔徑定位在所述帶花鍵界面的軸向內側。
21.如權利要求18所述的方法，還包括 在所述第一組徑向孔徑的軸向內側將所述軸密封在所述齒輪中。
22.如權利要求21所述的方法，還包括 經由O形環密封將所述軸密封在所述齒輪中。
全文摘要
本發明涉及用于齒輪泵的輸入軸潤滑。具體地，一種軸組件包括齒輪，其具有齒輪孔，所述齒輪孔具有鄰近于油壩的帶花鍵孔部分。軸包括第一帶花鍵端部和第二帶花鍵端部，所述第一帶花鍵端部能夠與所述帶花鍵內直徑接合，所述軸具有孔直徑大于所述油壩的直徑的孔、第一組徑向孔徑和第二組徑向孔徑，所述第一組徑向孔徑在所述第一帶花鍵端部的軸向內側并且與所述軸內孔連通，所述第二組徑向孔徑在所述第二帶花鍵端部的軸向內側并且與所述軸內孔連通，其一起提供了所述帶花鍵端部的潤滑。
文檔編號F04C15/00GK102650284SQ201210043600
公開日2012年8月29日 申請日期2012年2月24日 優先權日2011年2月25日
發明者M.R.布盧特, M.穆爾曼, S.S.沙, T.P.沃爾格倫 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司