CN104204409B - 具有壳体、可移动的定子和在定子内可转动的转子的叶片泵 - Google Patents

具有壳体、可移动的定子和在定子内可转动的转子的叶片泵 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种叶片泵(10)，其具有壳体(12)、可移动的定子(16)和在定子(16)内可转动的转子(18)，所述定子(16)在所述壳体(12)中沿垂直于转子(18)的旋转轴(22)的方向可移动，并且它在壳体(12)中以流体密封的方式在至少一个点处被引导。根据本发明，在定子(16)和壳体(12)之间形成接触区域(56)，定子(16)在一个端部位置抵靠壳体(12)的接触段(60)被加载，所述接触区域(56)被设计成，和/或所述接触段(60)被相对于定子(16)布置成，使得作为结果，产生一个力，这个力横向于移动方向(20)作用在定子(16)上，和/或产生一个附加转矩，这个附加转矩围绕旋转轴(22)作用在定子(16)上。

Description

具有壳体、可移动的定子和在定子内可转动的转子的叶片泵
技术领域
本发明涉及一种叶片泵，其具有壳体、可移动的定子和转子，所述转子在内部可由所述定子转动。
背景技术
叶片泵在市场上是已知的，这种叶片泵例如用作内燃机燃料系统中的燃料供给泵。特别地，所述叶片泵可这样实施，以使得可机械调节它的供给功率。对于机械驱动的叶片泵，最大供给功率取决于内燃机的转速。因此，在低转速时，例如内燃机或者汽车刚刚启动，供给功率相当低。因泄露油流可能导致进一步降低供给功率，特别是在低转速时对叶片泵运行的影响比较严重。为了解决这个问题，已知燃料供给泵和进而叶片泵就它的功率而言尺寸过大。
发明内容
按照本发明，提出了一种叶片泵，其具有壳体、可移动的定子、和转子，所述转子在内部可由所述定子转动，其中所述定子沿垂直于转子的旋转轴的方向在壳体中可移动，并且所述定子在侧向至少在一个位置上流体密封地在壳体中被引导，其中，接触区域形成在所述定子和所述壳体之间，在一个端部位置中抵靠所述壳体的接触段对所述定子施加作用，并且所述接触区域被构造成和/或所述接触段相对于定子被布置成，使得由此产生一横向于移动方向作用到定子上的力和/或围绕旋转轴作用到定子上的附加力矩，其中，所述接触段位于所述壳体的径向内侧圆周面上，以及所述接触区域沿移动方向观察时布置在所述定子的组合的引导和密封段侧面。
本发明所要解决的问题通过上述技术方案中的叶片泵解决。在下述说明中给出了有利的改进方案。本发明的重要特征还在下述说明和附图中发现，所述特征不仅单独地，而且以不同的组合而言对本发明都是重要的，除非在下面再次明确指出。
本发明具有的优点包括：特别是在转速比较低时避免可机械调节的叶片泵泄露油流。由此可提高叶片泵的有效供给功率，从而叶片泵也许不必或只必需使尺寸在程度上比较小地过大。当转速超过阈值时，所述叶片泵- 例如自动地-能够机械调节，叶片泵的定子可几乎无磨损地移动，所述调整不因附加摩擦力而受到影响。
本发明涉及一种叶片泵，其具有壳体、可移动的定子、和在定子内部可转动的转子，所述定子沿垂直于转子的旋转轴的方向在壳体中可移动，并且此时在所述壳体中至少以流体密封的方式被引导。根据本发明，在定子和壳体之间构成接触区域，所述定子在一个端部位置靠着壳体的接触部段进行加载，并且所述接触区域被构造成和/或所述接触部段相对于定子被布置成，由此产生一个力，这个力横向于移动方向作用到定子上，和/或一个附加力矩，这个附加力矩围绕旋转轴线作用到定子上。叶片泵被构造成，使得横向于移动方向作用到定子上的力或者所述附加力矩在所述叶片泵中使当前存在的密封间隙或者密封区域变窄。例如，布置在叶片泵的可移动部段上的三个密封间隙或者密封区域利用所产生的力或所产生的力矩被变窄。由此在所述定子的端部位置中，压力区域和吸收区域之间的密封单元被改善，并且因而损害供给功率的泄漏量达到最小。
所述叶片泵的一个实施例提供，所述接触区域沿移动方向观察在侧面由定子的导向部段和密封部段配置。由此特别简单地产生横向于移动方向作用到定子上的力或者附加力矩。
本发明进一步提出，组合的导向和密封部段与定子通过连接区域相连接，所述连接区域相对于所述导向和密封部段具有减小的刚性。如果所述叶片泵包括两个这种组合的导向和密封部段，还能够相应地设置两个刚性减小的连接区域。因此，例如机械公差能够被均衡，定子的密封部段能够在某种程度上可以说“紧贴”在壳体的附属密封部段上。
本发明补充地提出，所述连接区域具有比导向和密封部段更小的横向尺寸，所述更小的横向尺寸优选通过至少一个凹进部分制成。由此连接区域产生限制地减小的刚性是特别简单的。
所述压力区域和吸收区域之间的密封单元进一步被改良：当所述壳体的接触部段对定子加载时，所述定子的第一径向外部部段密封所述定子的第二径向外部部段。因此，在所述定子的端部位置中，所述接触区域本身附属于附加的密封区域。
一个实施例提出，所述接触区域构造为线形的，所述线平行于转子的轴线。因为接触区域的线形构造，而产生了高的局部压力和因而特别良好的密封性能。
另一实例提出，所述接触区域包括一个平行于旋转轴线布置且相对于移动方向倾斜的表面。因此，所述接触区域特别坚固地实施，并且能够承受比较大的力。
如果本发明的叶片泵是适用于内燃机的燃料泵，则它特别有利。因此在内燃机低转速时，如特别是在内燃机发动时或者汽车启动时，燃料的供给被改善并且汽车的运行更可靠地进行。
附图说明
下面将参考附图，详细说明本发明的典型实施例，其中：
图1示出叶片泵的第一实施方式的轴向剖面图；
图2示出叶片泵的第二实施方式的轴向剖面图；
图3示出叶片泵的第三实施方式的轴向剖面图。
具体实施方式
在所有视图中，也在不同的实施方式中，功能等同的元件和尺寸使用相同的附图标记表示。
图1示出了垂直于叶片泵10的第一实施方式的驱动轴的剖面图。叶片泵10例如是内燃机(未示出)的燃料泵。叶片泵10包括壳体12、定子16 和转子18，定子16在壳体12中平行于轴线14被可移动地导向，转子18 容纳在定子16的凹进部分(壁表面17)中。定子16在壳体12中的移动方向用双向箭头20表示。转子18布置在垂直于图面的旋转轴22上，旋转轴 22在壳体12中以未示出的方式和方法可转动地支承，以使它可沿顺时针方向对应的箭头24转动。移动方向20和旋转轴22因而相互垂直。
定子16在视图上部区域中包括第一组合的导向和密封部段26。第一导向和密封部段26相对于壳体12具有凹进部分28，施加压力的螺旋弹簧30的第一端部段容纳在凹进部分28中。螺旋弹簧30的第二端部段容纳在壳体12的孔中，并且在外部端部区域上由固定在壳体上的弹簧挡块(没有用附图标记标出)沿轴线14的方向轴向作用。第一导向和密封部段26在壳体12的凹进部分32中沿移动方向20被可移动地引导。在视图的左侧和右侧分别形成位于第一导向和密封部段26与壳体12的附属部段之间的平面的密封区域33a和33b。
在视图下部区域中，定子16包括第二组合的导向和密封部段34，这个第二组合的导向和密封部段34以可移动的方式在壳体12的凹进部分36 中沿移动方向20可移动地被导向。在第二导向和密封部段34的视图左侧和右侧分别形成朝向壳体12的平面密封区域37a和37b。凹进部分36-除凹进部分32外-相对于轴线14侧向地并且在视图中向右侧偏移地布置。在凹进部分36和第二组合的导向和密封部段34之间形成液压腔室38。目前，定子16与第一、第二导向和密封部段26和34制造成一体。
定子16具有环形盘式的中间部段39。在视图中在环形盘式的中间部段39的左侧和右侧，在定子16的径向外部部段和壳体12的大约圆形半径的径向内部部段之间，分别形成第一流体腔室40(在视图左侧)和第二流体腔室42(在视图右侧)。第一流体腔室40和第二流体腔室42相对于轴线 14镜像对称地布置。在连接区域48或者54中，在中间部段39及两个导向和密封部段26和34之间，分别存在切削槽形状的凹进部分，由此各连接部分48和54相对于各导向和密封部段26和34具有减小的刚性。替代地或补充地，连接部分48和/或54的刚性因各自选择的材料而改变。两个侧向切削槽44优选-然而不是强制的-制成为类似的。在第一变型中，实施例与右侧切削槽44相对应，在第二变型中，实施例与在图1中左侧切削槽44的用点线表示的路径相对应。
叶片泵10在图1右侧从第二导向和密封部段34具有接触区域56，这个接触区域56通过一个虚线方框粗略地包围。接触区域56包括第一接触部段58和第二接触部段60，第一接触部段58位于定子16的径向外侧圆周面上，第二接触部段60位于壳体12的径向内侧圆周面上。接触区域56在图1中构造为线形，并且平行于旋转轴线22延伸。在接触部段58和60叠置时，接触区域56分开由定子16形成的两个径向外侧流体流动区域62和64。
接触部段58和60能够以不同的方式彼此配合和/或相互构成。例如，接触部段58和60可构成为面或曲线或者棱角。当前，在图1中，定子16 的接触部段58构成为曲线，并且壳体12的接触部段60构成为平面。
当前，转子18包括(例如)五个可移动的叶片66，这些叶片66均匀地布置在转子18的圆周上并且径向对齐。叶片66部分地利用离心力，部分地通过液压压力，并且在需要时附加地利用(未示出的)压缩弹簧径向向外推压，因而能够液压密封定子16的径向内壁面17。转子18的外直径小于上述壁面17的直径。因而以已知的方式在视图中转子18的左侧或右侧分别构成腰形压缩区域和腰形抽吸区域(未赋予附图标记)。一输送流道连接到所述压缩区域和抽吸区域，但在当前的剖面图中不可见。实施为径向孔的流道68能够液压连接所述压缩区域和第一流体腔40。
在叶片泵10运行中，旋转轴22和进而转子18沿箭头24顺时针转动。因而流体-例如燃料-从抽吸区域输送到压缩区域。通过定子16沿移动方向 20的移动可变地调整叶片泵10的输送量。定子16位于定子16的图1所示下端部位置中时，输送量达到最大；位于图中未示出的上端部位置中时，输送量基本上等于零。通常，定子16的“自动”移动尤其依赖于第一流体腔40和压缩腔38中的液压压力以及螺旋弹簧30的力引起的力关系。在这里，两个流体腔40和42的目的是为定子16的移动提供空间。
在壳体12内部的定子16可能的移动区域，平坦的密封区域33a、33b、 37a和37b能够使第一流体腔40或压缩腔38或者压缩区域相对于第二流体腔42或者通过凹槽32形成的腔或抽吸区域(贮罐区域)液压密封。
在转子18转速变小或者变为零(对应叶片泵10的“启动情况”)时定子16利用螺旋弹簧30-例如如图所示-被向下压缩到端部位置中。此时定子16的接触段58被压到壳体12的接触段60上，从而接触区域56是两个流体区域62和64之间的密封位置。
由于图1所示的接触区域56的构型，在两个接触段58和60之间没有转矩传递。然而通过接触区域56相对于两个引导和密封段26和34的侧向布置，偏心力被引入到定子16中，产生顺时针方向的转矩。这通过接触区域56上的旋转箭头(未赋予附图标记)表示。
这个转矩相应地引起两个引导和密封段26和34与壳体12之间的力，这个力在图中用未赋予附图标记的箭头示出。由此得到第一引导和密封段 26和密封区域33a之间提高的面应力，第二引导和密封段34与密封区域 37b之间提高的面应力。这又改善了那里的密封。
这个改善的密封由此支持作为凹槽44的结果，连接区域48和54相对于引导和密封段26和34具有减小的刚度，从而定子16的两个引导和密封段26和34相对于定子16的中间段39更容易弯曲，由此阻止两个引导和密封段26和34相对于壳体12翘曲。
图2示出了类似图1的叶片泵10的第二实施例。图2的第二实施例与图1的第一实施方式不同之处在于，图2的叶片泵10具有其它构型的接触区域56。在图2中，接触区域56包括平行于旋转轴22布置且相对于移动方向20倾斜的面。在图2中，这个面是平坦的，即不弯曲。相应地，定子 16的接触段58以及壳体12的从属接触段60分别构造成平坦的面，它们基本上彼此平行。
在转子18转速变小或者变为零时，定子16的螺旋弹簧30大体上沿向下的方向移动，从而接触段58和60相互施加力。于是，由于关于移动方向20倾斜的接触段58和60产生横向力，并由此又产生通过箭头(未赋予附图标记)表示的合力，这个合力在视图中(也)向左推压定子16。这相应地产生在视图中通过箭头(未赋予附图标记)表示的在两个引导和密封段26和34与壳体12之间的力，这些力又以上述方式和方法增大所述面应力，进而提高密封区域33a和37a上的密封。
图3示出了叶片泵10的第三实施方式。第三实施方式相对于图2的第二实施方式具有基本上相同的几何形状，然而第三实施方式具有其它构型的接触区域56。通过接触区域56传递到定子16上的力，定子16附加地需要弯曲。在定子16具有假设的最小刚度时，第二引导和密封段34类似于图1在图中沿箭头方向朝向右被推压。相应地，也在密封区域37b中得到改善的密封性能。从接触区域56离开的角箭头以及点曲线表示力的方向。
根据图1至3的叶片泵10的实施方式都适用于如下情形：当转子18 的转速超预定阈值时，定子16克服螺旋弹簧30沿移动方向20的力在视图中向上移动。此时接触段58和60彼此远离，从而在接触区域56中不再有力传递，也不产生对定子16进行加载的转矩。因此，在不受到附加面应力的作用和因而附加摩擦力的作用的情形下，定子16能够沿移动方向20继续移动。

Claims (8)

1.一种叶片泵(10)，其具有壳体(12)、可移动的定子(16)、和转子(18)，所述转子(18)在内部可由所述定子(16)转动，其中所述定子(16)沿垂直于转子(18)的旋转轴(22)的方向在壳体(12)中可移动，并且所述定子(16)在侧向至少在一个位置上流体密封地在壳体(12)中被引导，其特征在于，
接触区域(56)形成在所述定子(16)和所述壳体(12)之间，在一个端部位置中抵靠所述壳体(12)的接触段(60)对所述定子(16)施加作用，并且所述接触区域(56)被构造成和/或所述接触段(60)相对于定子(16)被布置成，使得由此产生一横向于移动方向(20)作用到定子(16)上的力和/或围绕旋转轴(22)作用到定子(16)上的附加力矩，其中，所述接触段(60)位于所述壳体(12)的径向内侧圆周面上，以及所述接触区域(56)沿移动方向(20)观察时布置在所述定子(16)的组合的引导和密封段(26、34)侧面。
2.根据权利要求1所述的叶片泵(10)，其特征在于，所述组合的引导和密封段(26、34)通过连接区域(48、54)而与所述定子(16)连接，所述连接区域相对于所述引导和密封段(26、34)具有变小的刚度。
3.根据权利要求2所述的叶片泵(10)，其特征在于，所述连接区域(48、54)的横向尺寸比所述引导和密封段(26、34)的横向尺寸小。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的叶片泵(10)，其特征在于，当所述壳体(12)的接触段(60)对所述定子(16)施加作用时，所述接触段使所述定子(16)的第一径向外部段(62)相对于所述定子(16)的第二径向外部段(64)密封。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的叶片泵(10)，其特征在于，所述接触区域(56)构造为线形的，其中所述线平行于所述转子(18)的轴线延伸。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的叶片泵(10)，其特征在于，所述接触区域(56)包括一平行于所述旋转轴(22)布置且相对于所述移动方向(20)倾斜的面。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的叶片泵(10)，其特征在于，所述叶片泵(10)是适用于内燃机的燃料泵。
8.根据权利要求3所述的叶片泵(10)，其特征在于，所述连接区域的变小的横向尺寸通过至少一个凹槽(44)构成。
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