圆周泵 |
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申请号 | CN97193944.6 | 申请日 | 1997-04-10 | 公开(公告)号 | CN1216597A | 公开(公告)日 | 1999-05-12 |
申请人 | 曼内斯曼VDO有限公司; | 发明人 | H·D·威廉姆; | ||||
摘要 | 一个圆周 泵 具有一个在 泵壳 (1)中可转动的 转轮 (2)和两个在端侧面(3,4)两侧延伸的输送腔(11,12),其分别为圆形的横截面,输送腔(11,12)具有一个通过其横截面的相交形成的连通结构(13)。因此,液体可以无干扰地从一个输送腔(11)溢流到另一输送腔(12)中。这个输送腔(11)与一进入通道相连接;而另一输送腔(12)与一排出通道连接。 | ||||||
权利要求 | 1.圆周泵具有一个被驱动的在泵壳中可转动的转轮,其中,在 其端侧面上分别加工一个形成于叶片上的环凸缘,以用于将液体从 一进口通道输送到一排出通道,和具有在叶片的区域两侧且在泵壳 中加工的环形通道,其与位于叶片间的叶片腔一起构成彼此相对设 置的输送腔,其中,该转轮在其径向的内部区域和在其一个环绕的 周缘区域中与泵壳体以较小的间距相对设置,从而限定一个密封隙 缝;该叶片在转动方向上观看从其中央的区域到端侧面方向是上升 的,其特征在于:在该叶片(6)两个彼此相对设置的叶片腔(10,10a)的 区域内构成一个用于液体溢流的连通结构(13);进口通道(18)与一个 输送腔(11)相连接;排出通道(19)与另一输送腔连接(12)。 |
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说明书全文 | 本发明涉及一个圆周泵(Peripheral pump),其具有一个被驱动的 在一泵壳中可转动的转轮,在转轮端侧面上分别加工一个设置于叶 片上的环凸缘以便将液体从一个进口通道输送至一个排出通道;在 叶片区域的两侧于泵壳中加工有环形通道,其与位于叶片之间的叶 片腔构成彼此相对设置的输送腔,其中,转轮的径向向内的区域和 其周边区域与泵壳以较小的间距相对设置,以限定一个密封隙缝, 该叶片在转动方向上观看,从其中央区域向端侧面去是上升的。这种圆周泵经常被用于输送一个机动车的燃料箱中的燃料,这 是已公知的。其中,输送腔是被一个在转轮中央安置的中间肋板相 互分开的。在转轮旋转时,叶片在输送腔中产生一个横向于转轮运 动方向的环流流动。这种环流流动在转轮的两侧从在每个泵壳侧面 中安置的进口通道流向排出通道。在排出通道和进口通道之间并分 别在泵壳的环形通道内安置一个隆起结构,它可断开所述环流流动。 这种圆周泵是无需维护的和具有一个高效率。叶片之从转轮的中央 区域向其端侧面为上升的结构形状减小了冲击损失,这种冲击损失 是由于液体撞击叶片的前侧边或者绕叶片环流时引起的。然而,当 要输送的液体从环形通道到达转轮之区域时这种冲击损失总是要产 生的。另外,通过叶片的这一结构配置,液体在进入环形通道时被 加速到一个速度,它首先在转轮的回转方向上看,是高于叶片之速 度的。然后,在转轮之回转方向上的速度下降,同时,与回转方向 成横向的液体速度却增加。因此,该环流流动具有一个沿转轮的回 转方向指示的喷管形状,这样就导致该圆周泵产生一个高输送压力。 这种公知的圆周泵的缺点是,它有两个进口通道和两个排出通 道。这种结构则导致圆周泵一个不必要的高额装配费用。另外,该 圆周泵还由于其两个从中央隔肋起相互分开的输送腔而具有一个大 的结构体积。 另外,具有一个单一排出通道和一个单独进口通道的轴向流动 的圆周泵业已公知,其中,液体从一个输送腔溢流到中另一个输送 腔。此处,该液体在叶片腔之径向上外部区域中流经该转轮。但是, 这种结构却导致一个不利的环流流动分布,这种流动分布必须通过 在叶片之背侧面上的导向元件加以控制,同样,这种导引元件应能 减小在进入侧的冲击损失。但是,这种导引元件却引起了摩擦损失, 还占据了输送腔的一个大份额的容积。因此,该圆周泵与另一种圆 周泵相比较具有一个减小的输送体积和一个较小的输送压力。 本发明任务是针对上述问题设置一个开头所述类型的圆周泵, 它在高的输送体积下具有一个尽可能小的结构体积并同时具有一个 高的输送压力。 上述问题本发明通过如下措施解决的:在叶片之两个彼此相对 设置的叶片腔的区域内设置一个用于液体溢流的连通结构;并且该 进口通道与一个输送腔相连接;而排出通道与另一个输送腔连接。 通过这种结构设置,该圆周泵在轴向上通过一个第一输送腔和 一个第二输送腔而流通,并且总是仅具有一个单独的进口通道和一 个单独的排出通道。因此该圆周泵就可以仅用一个特别少的花费例 如被装配在一个燃料箱中。该转轮还无需使输送腔相互分开的中央 隔肋,因此,该圆周泵的结构特别紧凑。而且本发明圆周泵具有一 个特别高的输送体积,因为,叶片腔不再由于导引元件而导致缩小。 在从第一输送腔到第二输送腔的过渡中环流流动内部的摩损失也通 过其输送腔的连通而达到特别小的程度。因此,液体就可以几乎没 有环流流动干扰地从第一输送腔溢流至第二输送腔,这样使本发明 圆周泵可达到一个特别高的输送压力和一个特别高的效率。这种对 环流流动干扰的明显减小在具有一个高的蒸汽压力的热液体中会带 来特别有利的效果,因为,这种液体在环流流动受到干扰或被破坏 时会倾向于生成使输送压力下降的并在转轮上引起气蚀损伤的汽化 泡。另外,所要输送的液体则由于较小的摩擦损失而几乎不被加热。 如果输送腔在叶片腔的区域内具有一个圆形的横截面,则摩擦 损失就会特别地被减小。 按照本发明另一个优选的变型方案,叶片在转轮的运行方向上 相对于转轮同的表面法线呈5至45°的夹角,并从转轮的中央区域 朝相应的端侧延伸上升,在环流流动进入叶片腔时的冲击损失还可 以限定在一个最小值上。 按照本发明另一个有利的变型方案,叶片在转轮的运行方向上 观看时以一个相对于转轮之端侧面的表面法线为10至20°夹角从转 轮的中央区域到相应的端侧面去是上升的,本发明圆周泵还可以在 转轮的低转数时实现了一个特别高的输送压力。 在低的转数时也可以很简单地设转轮的转动方向产生一个喷管 形的环流,只要此时,按照本发明另一个优选的变型方案,叶片在 转轮的运行方向上观看时是以抛物线形从转轮的中央区域向端侧上 升的。 在圆周泵之确定的转数和液体之一定粘度时产生的共振现象会 导致干扰的噪声,对此按照本发明另一个有利的变型方案可以简单 地通过如下措施加以避免,即叶片相互间具有不同的角度间隔。 所述连通结构通过两圆形的输送腔相交的方式形成,也可获得 一个较小的结构空间和简单的加工性能。 按照本发明有另一优选的变型方案,由于输送腔的相交所产生 的连通结构在转轮的径向上往外和/或向里去是扩大的方式时,则液 体就可特别容易地从第一输送腔流到第二输送腔。此外,这样还会 提高最大可达到的输送压力。 液体在旋转方向的法向上的速度与旋转方向上的平均速度的比 例是所述环流流动之稳定性和该圆周泵最大可产生的输送压力的决 定因素。这个比例在一个预定的圆周泵工作点即圆形的输送腔近似 一半地被分成叶片腔和环形通道的情况下,仅仅取决于该叶片之环 凸缘的平均直径与输送腔的半径之比例。按照本发明另一优选的变 型结构,在这样一种圆周泵中一个高的输送压力可简单地通过如下 方式实现:该叶片之环凸缘的平均直径与输送腔的半径之比被选定 为大于7和小于99。 试验已经证明,当叶片之环凸缘的平均直径与输送腔的半径之 比按照本发明之另一优选变型方案被选定为大于15而小于30时, 就可实现一个特别高的输送压力。 在离开叶片腔之后,由于环流流动被破坏所产生的干扰,按照 本发明之另一个优选的变型方案可简单地通过如下方式避免:伸进 输送的叶片边棱是被侧圆的或具有一个倒角。 这个倒圆半径或倒角应该仅仅设置在叶片上那些与环流流动相 接触的边缘位置上。而且,叶片的这种结构造型也是特别简单的, 此时,倒圆半径或倒角在转轮的运行方向上被安置在叶片前侧之边 棱上并位于径向上外部的区域中,以及安置在叶片背侧之边棱上并 位于径向上里边的区域中。 这种倒圆半径或倒角的宽度对流动的阻碍作用主要取决于叶片 的规格尺寸。因此,例如较大的叶片就相应地需要较大的倒圆半径 或倒角。按照本发明另一个有利的变型实施例,当倒圆半径或倒角 的宽度至少为叶片高度的1/70时,液体在输送腔中的环流流动则是 特别少受干扰的。 作用在转轮上的轴向力在圆周泵运转时就可能将该转轮挤压到 泵壳体上,这样,在减小输送压力同时还导致磨损的增加。按照本 发明之又一优选的变型方案,这个作用在转轮上的轴向力可以如此 简单地被吸收,此时,转轮在其端侧面上置有多个彼此相对设置的 凹槽,并总是两个相对设置的凹槽彼此连通。因此,这些凹槽构成 一个轴向滑动轴承的压力袋,它们通过在转轮和泵壳体之间的密封 间隙与输送腔相连。通过所输送的液体经过上述密封间隙的泄漏作 用,液体就可到达所述的凹槽,因此,转轮在转动时游动在一个液 体薄膜上。这样,滑动轴承在本发明圆周泵运转时就防止了转轮在 泵壳体上的接触。 这些凹槽也可以从叶片看时安置在转轮之径向外边的区域中。 此处,转轮具有一个较高的圆周速度,因此,所述轴向力在圆周泵 的启动时已经被吸收了。但是,圆周泵的结构要特别节省空间的话, 则按照本发明之再一个优选方案规定,该凹槽被安置在从叶片起观 看时位于转轮之径向里边的区域中。 当按照本发明另一有利变型方案,该凹槽设置为浴盆形结构时, 该凹槽由于拥有一个较大的体积,所以在所输送的液体短时的缺少 时也可具有一个很好的紧急运行特性。 按照本发明之又一个优选的变型方案,该凹槽可以简单方式制 造,此时,其在通过转轮的切向截面图中是盒形的结构。 按照本发明之再一有利的变型结构,轮转是由塑料在注塑工艺 中制成的,转轮的制做可以是成本低廉的。另外,由塑料制做的转 轮还具有一个特别小的重量,因而,该圆周泵在启动之后可很迅速 地达到其最大的输送功率。 本发明可以具有许多个实施方案。为了进一步阐明其基本原则, 在附图中描绘了其中的一个实施例并在下面加以说明。这些附图表 示: 图1是通过本发明圆周泵的纵剖图; 图2是沿图1中剖示线Ⅱ-Ⅱ通过圆周泵的切向截面展开图; 图3是沿图1中剖示线Ⅲ-Ⅲ通过圆周泵的切向截面图; 图1表示本发明圆周泵并带有泵壳1的纵剖图,其中,安置一 个可转动转轮2。在该转轮2上并在其两个端侧面3,4中分别加工 一个形成于叶片6,6a,6b上的环凸缘5。该转轮2的中央抗转动地 固定在一个驱动轴7上。该泵壳1在叶片6,6a,6b的区域内并在两 侧面上设置有一个环通道8,9。该环通道8,9与在图2中描述的位 于叶片6,6a,6b之间的叶片腔10,10a,10b一起构成输送腔11, 12,它们分别具有一个圆形的横截面。在转轮2旋转时,在这些输 送腔11,12中所输送液体产生一个环流流动。为了清楚起见,在图 1和2中用箭头表明了这种环流流动。此外,该输送腔11,12总是 以一半方式被分成叶片腔10,10a,10b和环通道8、9并具有一个相 互的连通结构13,该连通结构13是通过它们圆形横截面的相交产生 的。通过这个连通结构13,液体就可以几乎无涡流地从一个输送腔 11溢流到另一个输送腔12中。 在转轮2之径向外部区域并在其端侧面3,4上,该转轮2和泵 壳体1以较小的间距相对设置。依此,产生一个围绕转轮2的密封 隙缝14,其将输送腔11,12密封住。 从叶片6,6a,6b起看,在转轮2之径向向内的区域中并在端 侧面3,4内加工多个彼此相对设置的凹槽15,16。每两个相对设置 的凹槽15,16通过一个通道17而相互连接。通过在转轮2和泵壳 体1之间的密封隙缝14,所输送液体有一较小量泄漏并到达凹槽15, 16。因此,凹槽15,16构成了转轮2的轴向滑动轴承。这样,在圆 周泵的运行中,转轮2无摩擦地游动在一个液体薄膜上。 图2表示一个沿图1剖示线Ⅱ-Ⅱ剖开之圆周泵的切向截面图。 为了使图面清楚起见,该输送腔11,12和转轮2在叶片6,6a,6b 的区域内是展开描绘的。该泵壳体1具有进口通道18和一个排出通 道19,它们被一个在转轮2两侧安置的隆起结构20所隔开。该隆起 结构20对所输送的液体在输送腔11,12中产生的环流产生配流的 作用。该进入通道18在隆起结构20之后边直接与第一输送腔11连 接。在回转方向上观看,在隆起结构20的前面,该第二输送腔12 直接连通排出通道19。 叶片6,6a,6b在转轮2中对称安置,并从转轮2的轴线中央 区域向转轮2的端侧面3,4以一个夹角α的方式上升。此外,这个 描绘的夹角α计为约15°。通过这种结构,液体在进入环形通道8、 9时沿圆周方向的流动被加速到一个速度,它首先大于叶片6的速度。 然后,该液体在圆周方向的速度减小,同时,与转轮2横向的速度 却增加。因此,在环形通道8,9中分别产生一个喷管式的环流流动 分布,由此可产生一个最高的输送压力。 图3表示沿图1之剖示线Ⅲ-Ⅲ剖开的转轮2之凹槽15,16的 切向截面图。该凹槽15,16在转轮2中被加工成袋形结构并在其中 央通过通道17而相互连接。 |