CN104797794B - 机械式冷却剂泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的机械式冷却剂泵(10)，包括叶轮泵轮，将在轴向方向上进入的液体冷却剂沿径向泵送进出口涡壳(13)中；以及泵壳体(12)，限定所述出口涡壳(13)，并包括流体地布置在出口涡壳(13)和泵出口(14)之间的出口阀装置，出口阀装置用于闭合或打开阀开口(15)。所述出口阀装置包括可枢转阀体(20)，其包括用于在闭合阀位置直接覆盖具有开口座(19)的阀开口(15)的闭合元件(22)。所述阀体(20)包括位于闭合元件(22)的两个轴向端部的两个平行端盘(28，32)，所述端盘(28，32)垂直于所述闭合元件(22)布置，并可绕垂直于所述端盘(28，32)的枢轴线(30)旋转。两个端盘(28，32)具有与所述泵壳体(12)的对应支撑部(71，71’)一起作用的径向夹紧鼻部(70，70’)，以仅在闭合阀位置将所述闭合元件(22)径向地推靠在阀开口座(19)上。

Description

机械式冷却剂泵
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的机械式冷却剂泵。机械式冷却剂泵由内燃机驱动，例如通过使用驱动带来驱动泵的驱动轮而驱动，使得冷却剂泵的旋转速度与内燃机的旋转速度成比例。只要内燃机是冷的，便不需要冷却剂流。因此，机械式冷却剂泵可具有用于控制离开冷却剂泵的冷却剂流的出口阀装置。只要内燃机是冷的，所述出口阀便闭合，使得润滑剂的循环减少、最小化或完全停止，结果，内燃机的暖机阶段缩短，冷却剂泵的能量消耗降低。
背景技术
WO 2011/101019 A1公开了一种叶轮型机械式冷却剂泵，其具有位于出口涡壳和泵出口之间的出口阀装置。当所述阀闭合时，由于高闭合力通过冷却剂压力产生并且允许高的阀密封力，所以冷却剂输送基本上完全停止。然而，在闭合位置，需要高的开启力来抵抗推压阀瓣的冷却剂压力以打开阀瓣。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于内燃机的机械式冷却剂泵，其具有出口阀装置，所述出口阀装置具有闭合阀的良好长期冷却剂密封性，并且打开和闭合阀体所需的致动力较低。
该目的通过机械式冷却剂泵实现。
所述机械式冷却剂泵具有叶轮泵轮，其将在轴向方向上进入的液体冷却剂沿径向泵送进出口涡壳中。出口涡壳由泵壳体限定，泵壳体还限定出包括出口通道和泵出口开口的泵出口。出口涡壳是围绕泵轮的冷却剂空间，而出口通道是位于出口涡壳和泵出口开口之间的冷却剂导管。机械式冷却剂泵具有流体地布置在出口涡壳和泵出口之间的出口阀装置，出口阀装置用于闭合或打开阀开口。阀开口优选地布置在出口涡壳和出口通道之间，但是可以布置在泵轮和泵出口之间的冷却剂引导空间中的任何地方。
出口阀装置包括可枢转阀体，可枢转阀体包括闭合元件。在闭合阀位置，闭合元件直接覆盖具有开口座的阀开口，闭合元件的边缘位于开口座上。阀体具有位于闭合元件的轴向端部的两个端盘，由此，阀开口和闭合元件的总体平面基本上垂直于两个端盘的总体平面取向。端盘由合适的轴承相对于泵壳体支撑，使得阀体可绕平行于闭合元件和阀开口的总体平面的枢轴线枢转。枢轴线不位于阀开口的总体平面上，而是基本上位于端盘的中间。另外，中心枢轴线位于阀开口的投影(projection)内，并优选地对称地位于阀开口投影的中间。
闭合元件基本上仅沿圆形线在打开位置和闭合位置之间移动。结果，用于打开和闭合阀体的致动力比较低，因为抵抗闭合元件而作用的冷却剂压力的杠杆臂总是比较短。
优选地，阀体具有中空柱体的几何形状，由此，平面柱形端壁由端盘限定，柱形的一部分限定出闭合元件，还限定出阀开口平面。阀体不必由单个零件制成，它是包括闭合元件和两个端盘的一体部分。
两个端盘都分别地具有与泵壳体的对应支撑部相应地一起作用的径向夹紧鼻部。在闭合阀位置，径向夹紧鼻部由对应的壳体支撑部径向地支撑和推压，以径向地将闭合元件推靠在阀开口的阀座上。为了允许阀体的最小径向运动，阀体轴承可具有最小径向游隙。由于闭合元件在闭合阀位置机械地推靠在阀座上，所以即使阀座和/或对应闭合元件边缘或位于闭合元件边缘的弹性密封件显著地磨损，也能保证阀开口的冷却剂密封性闭合。
在打开的阀位置，夹紧鼻部和对应支撑部不与彼此相互作用，使得旋转摩擦力和对应阀致动力最小化。
利用所述机械式冷却剂泵，可以实现低致动力和高闭合质量的组合，低致动力允许使用比较小的致动器，高闭合质量在冷启动后加快发动机暖机。
根据优选的实施例，夹紧鼻部布置成与闭合元件径向相对，或者更确切地，闭合元件的轴向中心线相对于阀体的枢轴线基本上布置成与夹紧鼻部正好相对与。结果，由夹紧鼻部和对应支撑部所造成的径向力均等地分布在整个闭合元件边缘和对应阀座上。
优选地，支撑部由安装到泵壳体的单独支撑元件限定。泵壳体可以由塑料、铝或轻的但未足够耐磨的另一材料制成。单独支撑元件可以由耐磨的硬质材料制成，使得即使在长的寿命之后，夹紧力和产生的冷却剂密封性仍然很高。
根据优选的实施例，支撑元件的径向位置设置成可以相对于泵壳体在比较小但足够的范围内调节。这允许使支撑元件的径向位置适应于所需夹紧力和/或允许校正机械误差。
根据另一优选实施例，设置了流体地平行于第一泵出口布置的第二泵出口。第二泵出口不受阀装置的直接影响，使得只要叶轮泵轮旋转，总是经由第二泵出口提供冷却剂。第一出口可以例如设置用于给发动机供给冷却剂。第二泵出口可以例如设置用于给排气再循环冷却器供给冷却剂。在冷的发动机启动后，排气再循环冷却器比发动机自身更快地暖机。另外，即使在发动机的暖机阶段，排气可变得非常热，使得需要用液体冷却剂冷却排气再循环冷却器，即使发动机本身没有达到其工作温度也如此。
优选地，泵壳体具有优选的圆形凹部，圆形凹部使两个对应端盘凹入和嵌入，使得端盘和泵壳体的近侧表面限定出具有低流体阻力的无台阶表面。
优选地，阀体枢轴线设置在出口涡壳的一部分内，该部分是正好位于出口阀装置前方的流体通道。闭合元件的近侧表面与枢轴线远离一偏移距离，该偏移距离是嵌入阀体的柱体的最大外径的最小四分之一。远侧闭合元件表面是在闭合阀体位置面向泵出口的表面。近侧闭合元件表面与远侧闭合元件表面相对。
优选地，泵壳体具有用于在打开阀位置使闭合元件凹入的凹部。当阀体处于其打开位置时，通过在对应凹部中容纳和凹入闭合元件，在对应涡壳壁中限定出基本无台阶的表面，使得实现了对冷却剂的比较低的流动阻力。
附图说明
参考附图描述根据本发明的机械式冷却剂泵的一个实施例，附图中：
图1示出了包括不具有盖子的出口阀装置的机械式冷却剂泵的透视图；
图2示出了图1中的出口阀装置处于打开阀位置的放大透视图；
图3示出了图1中的出口阀装置处于闭合阀位置的放大透视图；
图4示出了图1中的阀装置处于打开阀位置的横截面；
图5示出了图1中的阀装置处于闭合阀位置的横截面；以及
图6示出了图1中的阀装置处于闭合阀位置的纵截面。
具体实施方式
图1至图6示出了用于使冷却剂在内燃机的两个单独的平行冷却剂回路中循环的机械式冷却剂泵10。第一冷却剂回路可以布置在发动机缸体本身中，而第二冷却剂回路可以是与发动机相关的另一设备的热交换器，例如排气再循环冷却器、油冷却器、排气冷却器等。冷却剂泵10具有驱动轮44，驱动轮可由驱动带驱动，驱动带由内燃机直接驱动。驱动轮44和泵轮40通过转子轴42彼此连接。冷却剂泵10的旋转速度与内燃机的旋转速度成比例。冷却剂泵10可以直接安装到发动机缸体。
冷却剂泵具有容纳叶轮泵轮40的泵壳体12，叶轮泵轮40将在轴向方向上进入的液体冷却剂沿径向泵送进出口涡壳13中。参照图1至图6，泵10的冷却剂入口设置在冷却剂泵10的底侧。
泵壳体12限定出两个单独的泵出口14、16，两个单独的泵出口分别通向两个单独的泵出口开口。经由阀开口15可以接近来自出口涡壳13的第一泵出口14，而经由不具有任何阀的分离开口17可接近第二泵出口16。在流动方向上观察，阀开口15和第二泵出口16的开口17限定出出口涡壳13的端部和泵出口14、16的开端。
两个泵出口14、16的两个通道通过分隔壁60彼此间隔开。第一泵出口14是主泵出口，并且例如与发动机缸体直接连接以冷却发动机缸体。第二泵出口16的横截面比第一泵出口14的小，并连接到二次冷却对象，例如，连接到排气再循环冷却器。在阀开口15的正前方区域中，出口阀装置设置用于控制经由第一出口14到达第一泵出口的冷却剂流。
出口阀装置具有大致柱形基本几何形状的单一的一体阀体20。实际阀体柱形的直径大于阀开口15的宽度。大致柱形阀体20的轴向端部由两个端盘28、32限定，端盘完全凹入泵壳体12的对应圆形凹部29、33中。阀体20绕枢轴线30枢转，枢轴线大致是实际柱体的中心轴线。阀体20由线性气动致动器38通过杠杆臂36和阀轴34致动，以在打开阀位置与闭合阀位置之间切换。
金属阀体20具有一体闭合元件22，其由柱形几何形状的单一圆段限定，柱形几何形状的单一圆段由绕枢轴线30旋转的端盘28、32限定。如图4所示，在打开阀位置，阀体20的闭合元件22凹入泵壳体12的侧壁11中的对应凹部35，以便实现导致低流动阻力的无台阶侧壁。在图1、图3和图5所示的闭合阀位置中，阀体20已经相对于打开阀位置枢转了约90°，使得阀体20的闭合元件22定位在第一泵出口14的阀开口15中。
两个端盘28、32都具有从相应端盘28、32的基本盘体径向延伸的径向夹紧鼻部70、70’。在打开阀位置，夹紧鼻部70、70’不与泵壳体12直接接触，而是与由安装到泵壳体12的单独支撑元件72、72’限定的对应支撑部71、71’径向接触。支撑元件72、72'由比壳体材料更硬的材料制成，例如由钢制成，而泵壳体12由铝或塑料制成。在支撑元件72、72’通过螺钉固定到壳体之前，支撑元件可以在小的范围内沿径向移动。
如在图6中看出的，阀体20由两个滑动轴承74、76可枢转地支撑在壳体上，两个滑动轴承具有允许阀体22在径向方向上最低限度地移动的最小径向游隙。阀开口15限定了阀座19，在闭合阀位置，闭合元件22的对应边缘位于阀座上。闭合元件边缘具有弹性密封构件24，其形成闭环，并改进了阀装置在闭合阀位置中的闭合质量。
在如图6所示的闭合阀位置中，夹紧鼻部70、70’与对应支撑部71、71’接触，使得整个阀体20被径向推离支撑部71、71’，以迫使包括密封构件24的闭合元件边缘压靠在阀座19上。
阀轴34具有端部止动装置80，其将机械式阀体的枢转角度限定为约90°。端部止动装置80包括位于阀轴34处的两个止动元件81、81’，两个止动元件与泵壳体处的一个或两个对应止动元件82协作，以限定阀体20的机械枢转角度。

Claims (9)

1.用于内燃机的机械式冷却剂泵(10)，包括：
叶轮泵轮(40)，将在轴向方向上进入的液体冷却剂沿径向泵送进出口涡壳(13)中而到达泵出口(14)；以及
泵壳体(12)，限定所述出口涡壳(13)，并包括流体地布置在所述出口涡壳(13)和所述泵出口(14)之间的出口阀装置，所述出口阀装置用于闭合或打开阀开口(15)，其中，
所述出口阀装置包括可枢转阀体(20)，所述可枢转阀体包括用于在闭合阀位置直接覆盖具有开口座(19)的阀开口(15)的闭合元件(22)；
所述阀体(20)包括位于所述闭合元件(22)的两个轴向端部的两个平行端盘(28,32)，所述端盘(28,32)垂直于所述闭合元件(22)布置，并能够绕垂直于所述端盘(28,32)的枢轴线(30)旋转；以及
两个端盘(28,32)具有与所述泵壳体(12)的对应支撑部(71,71’)一起作用的径向夹紧鼻部(70,70’)，以在闭合阀位置将所述闭合元件(22)径向地推靠在阀开口座(19)上。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的机械式冷却剂泵(10)，其中，所述夹紧鼻部(70,70’)布置成与所述闭合元件(22)径向相对。
3.根据权利要求1所述的用于内燃机的机械式冷却剂泵(10)，其中，所述支撑部(71,71’)由安装到所述泵壳体(12)的单独支撑元件(72,72’)限定。
4.根据权利要求3所述的用于内燃机的机械式冷却剂泵(10)，其中，所述支撑元件(72,72’)的径向位置设置成可以相对于所述泵壳体(12)调节。
5.根据前述权利要求1-4中任一项所述的用于内燃机的机械式冷却剂泵(10)，其中，设置了第二泵出口(16)，在闭合阀位置，所述第二泵出口不被所述闭合元件(22)闭合。
6.根据前述权利要求1-4中任一项所述的用于内燃机的机械式冷却剂泵(10)，其中，所述泵壳体(12)具有用于使所述端盘(28,32)凹入的凹部(29,33)。
7.根据前述权利要求1-4中任一项所述的机械式冷却剂泵(10)，其中，阀体枢轴线(30)设置在所述出口涡壳(13)内。
8.根据前述权利要求1-4中任一项所述的用于内燃机的机械式冷却剂泵(10)，其中，所述泵壳体(12)具有用于在打开阀位置容纳所述闭合元件(22)的凹部(35)。
9.根据前述权利要求1-4中任一项所述的用于内燃机的机械式冷却剂泵(10)，其中，设置了具有位于所述阀体(20)的轴(34)处的端部止动元件(81)的端部止动装置(80)。
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