在傳統的內、外嚙合齒輪泵的基礎上,結合輪系傳動原理,可以構思出新型齒輪泵。它由泵體、太陽輪、行星輪((2~6個)、內齒輪、密封塊、保溫夾套、配流裝置、閥等部分組成。其工作原理與兩齒輪式齒輪泵相同,也是通過齒輪旋轉時工作容積的周期性變化來吸、排液體的。泵的殼體或前后端蓋上開設的多個進、出液口,相對于太陽輪、行星輪及內齒輪呈對稱布置,數個行星輪均布在太陽輪與內齒輪之間共同分擔載荷,可使各嚙合點處的徑向力、行星輪公轉時的離心力、液壓力得以平衡,使作用在泵軸及軸承上的負荷減小,齒輪傳動的平穩性及齒輪泵的壽命明顯優于現有的高粘度齒輪泵。
新型高粘度齒輪泵的主要特點是:①內部主要零件的受力是平衡的,因而泵的壽命及性提高;②泵的輸出排量及流量大,流量脈動小。從而使新產品具有較高的附加值與競爭優越,為解決傳統的兩齒輪式齒輪泵存在的不足提供了新的途徑,可以替代現有齒輪泵、螺桿泵等,在石化、輕工、食品等行業高粘度液體輸送領域的與應用前景看好。
從齒輪泵的困油現象考慮,如果無齒側間隙,則會形成兩個互不相通的困油容積,產生的困油危害比有側隙時要大。在實際設計齒輪泵時,大都留有的齒側間隙(一般取為齒輪模數的((0.01~0.08)倍。
齒輪泵是液壓傳動系統中常用的液壓元件,在結構上可分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵2大類。外嚙合齒輪泵的優點是結構簡單、尺寸小、重量輕、制造維護方便、廉、工作、自吸、對油液污染不敏感等。缺點是齒輪承受不平衡的徑向液壓力,軸承磨損嚴重,工作壓力的提高受到限制;流量脈動大,導致系統壓力脈動大,噪聲高。內嚙合齒輪泵結構緊湊、尺寸小、重量輕,并且由于齒輪同向旋轉,相對滑動速度小、磨損輕微、使用壽命長、流量脈動遠比外嚙合齒輪泵小,因而壓力脈動和噪聲都比較小。內嚙合齒輪泵允許使用較高的轉速,可獲得較高的容積效率。但是內嚙合齒輪泵同樣存在著徑向液壓力不平衡的問題,限制了其工作壓力的進一步提高。另外,齒輪泵的排量不可調節,在程度上限制了其使用范圍。
提高齒輪泵的工作壓力是齒輪泵的一個發展方向,而提高工作壓力所帶來的問題是:(1)軸承壽命縮短;(2)泵泄漏加劇,容積效率下降。產生這2個問題的根本原因在于齒輪上作用了不平衡的徑向液壓力,并且工作壓力越高,徑向液壓力越大。
外嚙合齒輪泵是應用較廣泛的一種齒輪泵(稱為普通齒輪泵),其設計及生產技術水平也較成熟。多采用三片式結構、浮動軸套軸向間隙自動補償措施、鋁合金殼體徑向“掃膛”工藝,并采用平衡槽以減小齒輪(軸承)的徑向不平衡力。目前,這種齒輪泵的額定壓力可達25MPa。但是,由于這種齒輪泵的齒數較少,導致其流量脈動較大。對于普通齒輪泵,由于主、從動齒輪所受的徑向力不同,造成2對軸承載荷不均。另外,將排液與動力傳遞合在一起,給齒輪的設計與加工帶來很多困難,齒輪既要滿足動力傳遞方面的強度及齒面硬度要求,又要滿足吸排液方面的精度及表面粗糙度要求,致使齒輪的材料選擇及加工方法均受到的限制,齒輪的加工成本較高。而無嚙合力齒輪泵將吸排液與動力傳遞分開設計。
傳遞動力的嚙合力由同步齒輪承擔,其設計方法與一般齒輪傳動相同,主要考慮輪齒的強度及齒面硬度。排液的液壓力由吸排液齒輪承擔,其設計方法以考慮齒輪精度、輪齒表面粗糙度及性為主,其材料除了采用普通齒輪泵所選用的高性能合金鋼以外,還可以采用普通鋼材(經表面處理)、鑄鐵、陶瓷及高分子材料等。結構仍然可以采用普通齒輪泵中的端面間隙補償以及復合材料軸承等結構形式。
因此,無嚙合力齒輪泵除了可以用于礦物油以外,還可以用于高水基液壓液、水、甚至化學溶劑等有腐蝕性的介質。