CN101356375B - 流体泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电的流体泵，具有半轴流式结构，泵壳体(32、33、34)具有至少两个相同的泵壳体部分(33、34)。这减少了不同部件的数量且由此减少了成本，同时获得高的运行效率。

Description

流体泵

本发明涉及一种用于内燃机的流体泵，包括电动机、固定在驱动轴上的叶轮、至少一套导向叶片和泵壳体，该电机具有定子和布置在电机壳体内的转子，该转子至少被抗扭地布置在驱动轴上，所述至少一套导向叶片沿被输送流体的流动方向布置在叶轮后面，所述泵壳体包围电机壳体、叶轮和导向叶片，且在该泵壳体上的沿轴向对置的端部分别设有压力接管和进入口接管。

用于内燃机的流体泵特别用作冷却回路中的冷却液泵。然而，在过去，通过带或链驱动器驱动与所存在的发动机速度和泵的直接联系，近来，发动机越来越多地使用带有罐(can)的电可变速冷却液泵，以便实现现代的热管理(thermal management)。由此，可以防止过大的输送速度，例如以使得内燃机可以在冷启动之后更快地热起来。可根据实际需要的冷却能力来控制输送量。

这种泵例如披露于MTZ No.11，vol.2005(p.872-877)。该电冷却液泵包括作为驱动单元的EC电机且具有带有轴向入口和切向出口的泵头部。其中所使用的部件以及特别是壳体部分都相当大，以用于泵的动力输入，因为必须使用相对大的驱动电机。

由此，US 2002/0106290 A1披露了一种半轴流式结构的电流体泵，通过该泵，以相同的对电动机的动力输入可以制造能获得更高速度的更小的电动机，以使得可以用更紧凑的结构获得相同的输送量。其包括被完全包围的电动机，带有设置在其外侧的导向叶片。然而，在导向叶片后面，沿流动方向看，形成障碍物，其防止与电子单元形成电接触。

在叶轮侧，整个电机用密封件与外界环境密封起来。这种密封在旋转部件处是否足够至少是成问题的。

泵壳体分为两部分，且具有各种梯级(step)和通孔，用于电接触。取决于所需的最大输送量，必须设计不同的电动机和壳体。同样，由于导向叶片相当短，所以不会获得完全无旋转的流动。而且，压力损失由于电接触的通路而相当高，以使得电动机的动力输入的增益由于所发生的压力损失而部分地被削弱(thwart)。

由于壳体部分的相对布置形式，壳体部分必须以高制造精度制造，壳体必须被改装为用于更高的输送速度且不得不以更麻烦的方式来安装。没有运用措施来防止在安装时产生错误。

此外，EP 0 566 087 A1和DE 202 01 183 U1披露了径流泵和轴流泵，其中入口接管和压力接管用相同的壳体部件制造。然而，这导致高的压力损失且由此导致很低的效率。

因此，本发明的目的是特别地构造泵的壳体，以使得可以补偿制造缺陷，使得不同部件的数量减少，以及使组装误差最小化，同时获得高的泵效率。

通过独立权利要求的特征部分来获得该目的。由此，不同部件的数目减少且由此成本减少，而实现高的效率。而且，容易进行吸入侧泵壳体部分和压力侧泵壳体部分的连接，且几乎不发生损耗。由此，入口接管和压力接管可以整合在这些部分中。而且，在生产中这些是最大的且因此是最昂贵的部分。显著的是，可以节约加工成本。可以排除由于混淆安装方向而造成的组装错误。各个口的形状有助于对轴向相邻的壳体部分的连接且当流动偏转时提供稳定的低损耗的传递。由于在冷却系统中入口接管相对于压力接管的位置，所以易于实现在冷却系统中的安装。给定要使用的中心电动机的尺寸，则封装尺寸最小化。进而，由于半轴流式叶片装置(blading)，所以不存在长的流入通道且能获得很好的效率。不需要额外的用于叶轮的空间。由此，仅需要很小的安装空间。不需要很高的制造精度。

在具体实施例中，一套导向叶片布置在圆柱形泵壳体部分中，该圆柱形壳体部分轴向地布置在两个相同的泵壳体部分之间。这简化了形状且由此简化了相同泵壳体部分的制造，因为不需要在必要的导向叶片处直接邻接内表面。由此，制造精度降低。

因而，提供一种流体泵，其具有数目很少的不同部件，适于以简单的方式安装且错误的可能性很小，且由于泵壳体部分的相同构造，减少加工且特别是小批量生产时减少生产成本。

本发明的实施例示于附图中且在后文详细描述。

附图为根据本发明的流体泵的侧面正视截面图。

附图中示出的流体泵，其特别适用于内燃机中的冷却液泵，被电子整流的电动机1驱动，该电动机由定子2和布置在驱动轴3上的转子4形成。驱动轴3的轴向端设置有叶轮5，该叶轮具有半轴流式结构且通过其旋转将要被输送的流体，特别是冷却液，基本上轴向地从入口接管6经过流体泵输送到压力接管7。

电动机1布置在电动机壳体中，该电动机壳体由第一吸入侧电动机壳体部分8和第二压力侧电动机壳体部分9形成。其上布置有叶轮5的驱动轴3穿过吸入侧电动机壳体部分8。为此目的，吸入侧电动机壳体部分8具有孔10，第一轴承11布置在该孔10中，用于支承驱动轴3。从吸入侧看，在第一轴承11后面设置有陶瓷的轴向滑动轴承12以及橡胶套筒13和间隔件14。该组件允许获得对电动机1驱动轴3的叶轮侧的足够振动缓冲。间隔件用于加宽第一轴承11和第二轴承15之间的距离，由此在制造用于容纳轴承的孔10时导致的角度误差可被更好地补偿。

进而，在间隔件14后面，转子叠片(rotor pack)16布置在轴上，包括轴向延伸的、用于容纳磁体17的狭槽，该磁体本身以公知的方式与定子线圈18相关。转子4被包围件19轴向地和径向地限定住。定子线圈18缠绕在绝缘体20上且本身以公知的方式轴向地界定了定子叠片(stator pack)21。为了使磁回路闭合，该定子叠片21形状配合地与磁轭22连接。该磁轭22设置为靠着邻接件23，该邻接件形成在第一吸入侧电动机壳体部分8的内表面上。

转子4通过置于泵的吸入侧上的罐24与定子2分隔开，该罐位于吸入侧电动机壳体部分8的相应容纳开口25中，且该罐的相对的轴向端又布置在压力侧电动机壳体部分9的相应容纳开口26中。带有灵敏线圈(sensitivecoil)18的定子2由此置于被两个电动机壳体部分8和9以及罐24所分隔开的干燥空间中。

在罐24的压力侧端处设置有封闭构件27，在该封闭构件中布置有第二轴承15，以支承驱动轴3。该封闭构件27通过压力侧电动机壳体部分9轴向地紧固，插入有密封件28的该壳体部分9布置在吸入侧电动机壳体部分8的容纳开口29中。

定子线圈18经由孔30而被接触，该孔沿径向方向穿过压力侧电动机壳体部分9。为了防止由于这种额外的内置器件造成流动损失，该孔被制造为穿过支承肋31，如在已有技术中所公知的那样，需要该肋来为泵壳体提供足够的强度以及用于安装该壳体。为此目的，支承肋31足够宽且形状类似于机翼，以使得没有形成横截面的收缩。由此，未示出的电接触元件可以穿过孔30到达电子单元(也未示出)，用于控制电动机1。

在所示的实施例中，支承肋31形成为使得它们同时用作导向叶片，以使得在紧接着叶轮5之后不需要额外的导向叶片。这允许简单地将吸入侧电动机壳体8制造成一个部件，带有支承肋和圆柱形径向外泵壳体部分32。该泵壳体部分32包围径向内部的电动机壳体部分8，以及整个电动机1。

在壳体部分8、31、32的下游和上游，两个相同的泵壳体部分33、34通过螺钉连接而紧固，密封件50插在其间。沿流动方向张开的吸入侧泵壳体部分33包括构造为圆柱形区段35的入口接管6，以及毗邻的扩张区段36。流体泵的半轴流式叶轮5布置在第一区段35和第二区段36之间的过渡部分37中。在本发明的实施例中，扩张区段36被另一具有较大直径的短圆柱区段38毗邻，以获得至圆柱形泵壳体部分32的平滑过渡。

沿流动方向呈锥形的相应区段和圆柱形区段还设置在压力侧泵壳体部分34处，由于部件是相同的所以使用相同的附图标记。

而且，相同的泵壳体部分33、34形成有沟槽39，回流叶片(recirculationvane)41的轴向端40接合在在该沟槽中。这些回流叶片41用作传导装置42，通过该装置在压力接管7的后面获得完全不旋转的流动。该传导装置42形成在压力侧电动机壳体部分9的表面43上且变得很必要，因为用作导向叶片的支承肋31制造得相当短且通常不会在流体泵的该部分中获得完全不旋转的流动。而且，压力侧电动机壳体部分9可以由塑料材料制造，而吸入侧电动机壳体部分应可以用铝制造且由此更昂贵。导向叶片在该部分中的这种构造会需要相当昂贵的制造方法，而在塑料壳体部分9处的传导装置制造起来简单且经济。

沟槽39还限定了压力侧泵壳体部分34相对于压力侧电动机壳体部分9的位置。当泵被组装且螺钉被紧固以将压力侧泵壳体部分34紧固到圆柱形泵壳体部分32时，压力侧泵壳体部分34通过回流叶片40将电动机壳体部分9压靠在电动机壳体部分8上或压入电动机壳体部分8的容纳开口29中。进而，电动机壳体部分9由此分别压靠封闭构件27和罐24，以使得不需要对两个电动机壳体部分8、9进行额外的紧固。

当泵运转时，具体由多个叶轮叶片44形成的叶轮5的旋转将要被输送的流体，特别是冷却液，输送穿过泵壳体32、33、34和电动机壳体8和9之间的空间，流体流过支承肋31，在该处由于它们用作导向叶片所以一部分流动旋转已经被消除，且流体继续流动穿过传导装置42，在该处仍存在流动的旋转被完全消除，以使得能量消耗被尽可能完全地转换成压能(pressure energy)且由此形成不会引起高摩擦损耗的轴向流动。

在叶轮5之后，一部分流体流过形成在吸入侧电动机壳体部分8中的孔45。另一部分流体也在叶轮5之后流到驱动轴3，在该处其流过第一轴承11和驱动轴3之间，以使得该处的滑动轴承被充分润滑。由此，冷却流体处于转子空间中，该流体被进一步在驱动轴3和第二轴承16之间输送，以及流过封闭构件27中的孔(未示出)并进入在其后面的空间46中。该空间46经由另一孔47与其后面的空间连通，该孔47轴向地延伸穿过压力侧电动机壳体部分9。由此，轴承11和15的润滑以及对转子空间中可能存在的空气量的冷却和排放的可能性都可以获得。

该半轴流泵具体特点在于，其具有特别紧凑的结构，因为尽管与公知的泵相比使用了更小尺寸的电动机和增加的速度，但用相同的动力输入可以获得相同的输送速度。这特别是通过极度减少这种设计中的压力损失以及通过半轴流式结构而获得的。

而且，这种泵可以非常经济地制造，因为存在较少的设计上不同的部件。同时，这减少了在组装过程中可能发生的误差。通过省略掉额外的一套导向叶片并通过将电接触结合到支承肋，避免使用额外的部件且减少压力损失。由此，总的来说，可以实现更高的效率。

因为泵壳体部分33、34的简单性，当然还可以对其设置分别位于压力接管或入口接管处的法兰。这允许与电动机壳体直接连接以及与串联的多个泵直接连接，以增加被输送的流体体积。这一点是由于传导装置42形成不旋转的流动以使得下游泵的叶轮5可以被直接转动起来而不会引起能量损失而实现的。因此，当需要两倍的泵输送速度时，没必要构建更大的带有相应的更大电动机的泵，而是由于部件相同，可以简单地将相应的所需数目的泵串联连接。

可以理解，由于吸入侧泵壳体部分33的简单性，特别是由于与阀门壳体部分整体地形成该泵壳体部分，使得泵壳体部分33可以包括用于旁路的插座或整合的热阀。环形滑动阀的壳体的部件还可与吸入侧泵壳体部分33整体地制造。

应注意，所示的实施例仅是本发明的一种可能实施例，其结构可以不脱离所附权利要求保护范围的情况下在多个方面进行改变。

Claims (2)

1.一种用于内燃机的流体泵，包括

电动机，其带有定子和布置在电动机壳体中的转子，所述转子至少抗扭地布置在驱动轴上，

固定在所述驱动轴上的叶轮，

至少一套导向叶片，其沿要被输送的流体的流动方向布置在所述叶轮的后面，和

泵壳体，其包围所述电动机壳体、所述叶轮和所述导向叶片，且在该泵壳体上的沿轴向相互对置的端部设有压力接管和入口接管，

所述流体泵构造为半轴流式泵，

其特征是

其泵壳体(32、33、34)包括至少两个相同的泵壳体部分(33、34)，其中一个是吸入侧泵壳体部分(33)而另一个是压力侧泵壳体部分(34)，

所述相同的泵壳体部分(33、34)分别包括一个用作入口接管或压力接管(6、7)的第一圆柱形区段和一个与该第一圆柱形区段连接的扩张区段(36)，所述扩张区段终止于一个更大直径的圆柱形区段(38)中，

在所述吸入侧泵壳体部分(33)中，所述流体泵的叶轮(5)布置在所述第一圆柱形区段和所述扩张区段(35；36)之间的过渡区域中，当所述流体泵运转时，所述叶轮的旋转将要被输送的流体输送穿过所述泵壳体和所述电动机壳体之间的空间。

2.如权利要求1所述的用于内燃机的流体泵，其特征是，所述导向叶片(31)布置在一圆柱形泵壳体部分(32)中，所述圆柱形泵壳体部分(32)轴向地位于所述两个相同的泵壳体部分(33、34)之间。 

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