CN108138789A - 涡流泵 - Google Patents

Abstract

一种涡流泵，其是对气体进行加压输送的涡流泵，其具备：外壳；叶轮，其收纳于外壳，并绕旋转轴线旋转，叶轮具有：多个叶片，其沿着旋转方向配置于叶轮的两端面中的至少一个端面的外周部；多个叶片槽，其分别配置于相邻的叶片之间；以及外周壁，其在外周缘处使多个叶片槽的叶轮外周侧封闭，外壳具有相对槽，该相对槽与叶片槽区域相对，并沿着叶轮的旋转方向延伸，多个叶片槽分别在叶轮的一个端面开口，而在叶轮的另一个端面封闭，在俯视叶轮的一个端面时，多个叶片分别弯曲，叶片的中央部位于比叶片的两端部靠叶轮的旋转方向前方的位置。

Description

涡流泵

技术领域

本说明书涉及对气体进行加压输送的涡流泵。此外，涡流泵也被称为摩擦泵、级联泵、涡轮泵。

背景技术

在日本特开2012-163099号公报中公开有一种向汽车用的发动机供给燃料的燃料泵。燃料泵具备叶轮，该叶轮具有沿着周向排列的多个叶片。在相邻的两个叶片之间形成有叶片槽。多个叶片和多个叶片槽配置于叶轮的两面。配置于叶轮的一个面的多个叶片槽分别在其底部与配置于叶轮的另一个面的多个叶片槽分别连通。

发明内容

发明要解决的问题

在涡流泵中，由于叶轮的旋转，使叶片槽内的流体产生沿着叶轮的旋转方向的绕中心轴线的涡流(也被称为回转流)。由此，使流体升压并喷出。因此，配置于叶轮的叶片和叶片槽的形状对泵效率造成影响。在本说明书中，在对气体进行加压输送的涡流泵中，提供一种利用配置于叶轮的叶片和叶片槽的形状来使泵效率提高的技术。

用于解决问题的方案

本说明书公开一种对气体进行加压输送的涡流泵。也可以是，涡流泵具备：外壳；叶轮，其收纳于外壳，并绕旋转轴线旋转。也可以是，叶轮具有：多个叶片，其沿着旋转方向配置于叶轮的两端面中的至少一个端面的外周部；多个叶片槽，其分别配置于相邻的叶片之间；以及外周壁，其在外周缘处使多个叶片槽的叶轮外周侧封闭。也可以是，外壳具有相对槽，该相对槽与叶片槽区域相对，并沿着叶轮的旋转方向延伸。也可以是，多个叶片槽分别在叶轮的一个端面开口，而在叶轮的另一个端面封闭。也可以是，在俯视叶轮的一个端面时，多个叶片分别弯曲，叶片的中央部位于比叶片的两端部靠叶轮的旋转方向前方的位置。

发明人等发现了如下内容：利用上述的叶片和叶片槽的形状来抑制在叶片槽与相对槽之间的空间产生的涡流(或者回转流)产生剥离流，能够顺利地回转。根据上述的结构，在气体用的涡流泵中，能够使泵效率提高。

也可以是，在俯视叶轮的一个端面时，在多个叶片的每一个中，将叶轮外周侧的端和叶轮中心连结的直线位于比将叶轮中心侧的端和叶轮中心连结的直线靠叶轮的旋转方向后方的位置。能够利用上述的叶片和叶片槽的形状使泵效率提高。

也可以是，在多个叶片的每一个中，叶轮的一个端面侧的端部位于比叶轮的另一个端面侧的端部靠叶轮的旋转方向前方的位置。能够利用上述的叶片和叶片槽的形状使泵效率提高。

也可以是，多个叶片分别以叶轮的一个端面侧的端部位于比叶轮的另一个端面侧的端部靠叶轮的旋转方向前方的位置的方式倾斜。

也可以是，该涡流泵搭载于汽车，从吸附燃料箱的气化燃料的过滤罐吸入气化燃料并向发动机的进气管供给。在具有本实施例的叶片和叶片槽的形状的涡流泵中，即使是密度比较小的气体，也能够顺利地使涡流产生。因此，不加快叶轮的转速就能够使气体升压。通过使上述的系统采用本实施例的涡流泵，能够将气化燃料恰当地向发动机的进气管供给。

附图说明

图1表示实施例的汽车的燃料供给系统的概略。

图2表示实施例的吹扫泵的立体图。

图3表示图2的III-III截面的剖视图。

图4表示实施例的叶轮的俯视图。

图5表示图4的V-V截面的剖视图。

图6表示从下方观察实施例的罩的仰视图。

图7示出表示夹角β与流量的关系的模拟结果。

图8表示用于说明夹角β的图。

图9示出表示前进角α与流量的关系的模拟结果。

图10示出表示倾斜角γ与流量的关系的模拟结果。

具体实施方式

参照附图，对实施例的吹扫泵10进行说明。如图1所示，吹扫泵10配置于燃料供给系统1，该燃料供给系统1搭载于汽车，并将贮存于燃料箱3的燃料向发动机88供给。燃料供给系统1具有用于将燃料从燃料箱3向发动机88供给的主供给路径2和吹扫供给路径4。

在主供给路径2配置有燃料泵单元7、供给管70以及喷射器5。燃料泵单元7具备燃料泵、压力调节器、控制电路等。在燃料泵单元7中，控制电路根据从后述的ECU(发动机控制单元Engine Control Unit的简写)6供给的信号对燃料泵进行控制。燃料泵使燃料箱3内的燃料升压后喷出。从燃料泵喷出的燃料被压力调节器调压后从燃料泵单元7向供给管70供给。

供给管70将燃料泵单元7和喷射器5连通。供给到供给管70的燃料在供给管70内流动到喷射器5。喷射器5具有开度由ECU6控制的阀。若阀被打开，则喷射器5将从供给管70供给的燃料向发动机8供给。

在吹扫供给路径4设置有过滤罐73、吹扫泵10、VSV(真空转换阀，VacuumSwitching Valve的简写)100、以及将它们连通的连通管72、74、76、78。过滤罐73对在燃料箱3内产生的气化燃料进行吸附。过滤罐73具备罐端口、吹扫端口以及大气端口。在图1中以箭头表示从吹扫供给路径4到进气管80的气体的流动方向。罐端口与从燃料箱3的上端延伸的连通管72连接。由此，过滤罐73与从燃料箱3的上端延伸的连通管72连通。过滤罐73收纳能够吸附燃料的活性炭。活性炭从气体对气化燃料进行吸附，该气体从燃料箱3经由连通管72向过滤罐73内部流入。流入到过滤罐73内部的气体在气化燃料被吸附了之后通过过滤罐73的大气端口而向大气释放。由此，能够防止气化燃料向大气释放。

在过滤罐73的吹扫端口经由连通管74连接有吹扫泵10。后述详细的构造，但吹扫泵10是对气体进行加压输送的、所谓的涡流泵。吹扫泵10由ECU6控制。吹扫泵10将在过滤罐73被吸附的气化燃料吸入，升压后喷出。在吹扫泵10驱动着的期间内，在过滤罐73中，大气被从大气端口吸入，与吸附了的气化燃料一起向吹扫泵10流入。

从吹扫泵10喷出来的气化燃料通过连通管76、VSV100以及连通管78而向进气管80流入。VSV100是被ECU6控制的电磁阀。ECU6通过对VSV100进行控制，从而对从吹扫供给路径4向进气管80供给的气化燃料量进行调整。VSV100在比喷射器5靠上游侧的位置与进气管80连接。进气管80是向发动机8供给空气的配管。在进气管80的比VSV100所连接的位置靠上游侧的位置配置有节流阀82。节流阀82通过对进气管80的开度进行控制，来对向发动机8流入的空气进行调整。节流阀82由ECU6控制。

在进气管80的比节流阀82靠上游侧的位置配置有空气过滤器84。空气过滤器84具有从向进气管80流入的空气去除异物的过滤器。在进气管80中，若打开节流阀82，则从空气过滤器84朝向发动机8进气。发动机8使来自进气管80的空气和燃料在内部燃烧，并在燃烧后进行排气。

在吹扫供给路径4中，通过吹扫泵10驱动，能够将吸附到过滤罐73的气化燃料向进气管80供给。在发动机8驱动着的情况下，在进气管80内产生负压。因此，在吹扫泵10停止着的状态下，吸附到过滤罐73的气化燃料也由于进气管80内的负压而在停止中的吹扫泵10内通过，并被吸入进气管80内。另一方面，在汽车停止时使发动机8的空转停止、或如混合动力车那样使发动机8停止而利用马达行驶的情况下，换言之，在为了环境对策而对发动机8的驱动进行控制的情况下，产生如下的状况：由发动机8的驱动导致的进气管80内的负压不产生。吹扫泵10在这样的状况下能够替代发动机8而将吸附到过滤罐73的气化燃料向进气管80供给。此外，在变形例中，也可以是，发动机8驱动，在进气管80内产生着负压的状况下，吹扫泵10也驱动，吸入并喷出气化燃料。

接下来，对吹扫泵10的结构进行说明。图2表示从吹扫泵10的泵部50侧观察的立体图。图3表示是图2的III-III截面的剖视图。以下，以图3的上下方向为基准来表示“上”、“下”，但图3的上下方向并不限于吹扫泵10搭载于汽车的方向。

吹扫泵10具备马达部20和泵部50。马达部20具有无刷马达。马达部20具备上方外壳26、转子(省略图示)、定子22以及控制电路24。上方外壳26收纳转子、定子22以及控制电路24。控制电路24将从汽车的电池供给的直流电力转换成U相、V相、W相这三相交流电力，并向定子22供给。控制电路24按照从ECU6供给的信号向定子22供给电力。定子22具有圆筒形状，在其中心部配置有转子。转子配置成能够相对于定子22旋转。转子沿着其周向具有被沿着交替地不同的方向磁化的永磁体。通过向定子22供给电力从而转子以轴30的中心轴线X(以下，称为“旋转轴线X”)为中心旋转。

在马达部20的下方配置有泵部50。泵部50被马达部20驱动。泵部50具备下方外壳52和叶轮54。下方外壳52固定于上方外壳26的下端。下方外壳52具备底壁52a和罩52b。罩52b具备上壁52c、周壁52d、吸入端口56以及喷出端口58(参照图2)。上壁52c配置于上方外壳26的下端。周壁52d从上壁52c朝向下方突出，绕上壁52c的外周缘一圈。在周壁52d的下端配置有底壁52a。底壁52a被螺栓固定于罩52b。底壁52a使周壁52d的下端封闭。空间60由底壁52a和罩52b划分形成。

图6是从下方观察罩52b的图。在周壁52d，分别与空间60连通的吸入端口56和喷出端口58朝向外侧突出。吸入端口56和喷出端口58彼此平行地、且与上下方向垂直地配置。吸入端口56经由连通管74与过滤罐73连通。吸入端口56将气化燃料从过滤罐73导入空间60。喷出端口58在下方外壳52内与吸入端口56连通，将吸入到空间60内的气化燃料向吹扫泵10外排出。

在上壁52c，具有从吸入端口56到喷出端口58沿着周壁52d延伸的相对槽52e。底壁52a也同样地具有从吸入端口56到喷出端口58沿着周壁52d延伸的相对槽52f(参照图3)。相对槽52e和相对槽52f在除了长度方向的两端的中间位置、详细而言在与叶轮54相对的位置具有恒定的深度，在长度方向的两端，随着分别靠近吸入端口56、喷出端口58而逐渐变浅。在沿着叶轮54的旋转方向R观察时，喷出端口58与吸入端口56之间被周壁52d隔离开。由此，能够抑制气体从高压的喷出端口58向低压的吸入端口56流动。

如图3所示，在空间60收纳有叶轮54。叶轮54具有圆板形状。叶轮54的厚度比下方外壳52的上壁52c与底壁52a之间的间隙稍小。叶轮54相对于上壁52c和底壁52a分别具有较小的间隙。另外，在叶轮54与周壁52d之间设置有较小的间隙。叶轮54在中心具有与轴30嵌合的嵌合孔。由此，叶轮54随着轴30的旋转而以旋转轴线X为中心旋转。此外，叶轮54的中心位于旋转轴线X上。以下，将叶轮54的中心称为“中心X”。

如图4所示，叶轮54在上表面54g的外周部具有叶片槽区域54f，该叶片槽区域54f具有多个叶片54a和多个叶片槽54b。此外，在附图中，仅对1个叶片54a和1个叶片槽54b标注附图标记。同样地，叶轮54在下表面54h的外周部也具有叶片槽区域54f，该叶片槽区域54f具有多个叶片54a和多个叶片槽54b。下表面54h的叶片槽区域54f和上表面54g的叶片槽区域54f相对于与叶轮54的旋转轴线X方向垂直且通过叶轮54的上下方向的中央的平面呈面对称地配置。此外，能够将上表面54g和下表面54h称为叶轮54的旋转轴线X方向的端面。配置于上表面54g的叶片槽区域54f与相对槽52e相对地配置。同样地，配置于下表面54h的叶片槽区域54f与相对槽52f相对地配置。各叶片槽区域54f在叶轮54的外周壁54c的内侧沿着叶轮54的周向绕一圈。多个叶片54a具有相同的形状。多个叶片54a在叶片槽区域54f中沿着叶轮54的周向以等间隔配置。在沿着叶轮54的周向相邻的两个叶片54a之间配置有1个叶片槽54b。即、多个叶片槽54b在叶轮54的外周壁54c的内侧沿着叶轮54的周向以等间隔配置。换言之，多个叶片槽54b的外周侧的端部被外周壁54c封闭。

叶片54a以叶轮54的径向的中央部向旋转方向R突出的方式弯曲。由此，叶片54a的中央部位于比连结叶片54a的两端部的直线L1靠叶轮54的旋转方向R前方的位置。而且，将叶片54a的靠叶轮54的外周侧的端和叶轮54的中心X连结的直线L2位于比将叶片54a的靠叶轮54的中心X侧的端和叶轮54的中心X连结的直线L3靠叶轮54的旋转方向R的后方的位置。以下，将直线L2与直线L3之间的角度α称为“前进角α”，如本实施例的叶轮54那样，在直线L2位于比直线L3靠后方的位置的情况下，前进角α比0度小。

如图5所示，位于上表面54g侧的叶片54a相对于旋转轴线X倾斜，上表面54g侧的端部位于比下表面54h侧的端部靠旋转方向R的前方的位置。将上表面54g侧的端部和下表面54h侧的端部连结的直线相对于垂线的倾斜角γ比0度大。同样地，对于位于下表面54h侧的叶片54a，在上表面54g开口的叶片54a相对于旋转轴线X倾斜，下表面54h侧的端部位于比上表面54g侧的端部靠旋转方向R的前方的位置。

接下来，参照图7～图10，表示使用吹扫泵10进行的模拟结果。在本模拟中，使吹扫泵10的泵部50模型化，算出来使叶轮54旋转了时的从喷出端口58喷出的气体的流量。

在本模拟中，将图3所示的相对槽深度D2相对于叶片槽深度D1的比例D2/D1设为0.6，流路宽度W相对于流路高度H的比例W/H设为1.0。算出来使叶片54a的弯曲形状变化而使前进角α和夹角β变化了的情况的喷出流量。此外，在本模拟中，不使倾斜角γ变化，而设为恒定的角度。如图8所示，夹角β是从位于叶片54a的旋转方向R后方的端缘54d的两端起的切线彼此的角度。本实施例的叶轮54的夹角β比180度大。另外，本实施例的叶轮54的前进角α小于0度。图7是表示夹角β与喷出流量之间的关系的图表，横轴表示夹角β度，纵轴表示喷出流量(升/分)。相较于夹角β是180度以下的情况、即、是叶片54a以叶片54a的中央部位于直线L1上或者比直线L1靠旋转方向R后方的位置的方式弯曲的形状，在夹角β比180度大的情况下，即、是叶片54a以叶片54a的中央部位于比连结叶片54a的两端部的直线L1靠叶轮54的旋转方向R前方的位置的方式弯曲的形状，喷出流量较多。即、通过以叶片54a的中央部位于比直线L1靠旋转方向R前方的方式使叶片54a弯曲，能够使泵效率提高。

图9是表示前进角α与喷出流量之间的关系的图表，横轴表示前进角α度，纵轴表示喷出流量(升/分)。相较于前进角α是0度以上的情况、即、是将叶片54a的叶轮54的外周侧的端和中心X连结的直线L2位于比将中心X侧的端和中心X连结的直线L3靠旋转方向R的前方的位置的形状，在前进角α比0度小的情况下，即、是直线L2位于比直线L3靠旋转方向R的后方的形状，喷出流量较多。即、通过使直线L2位于比直线L3靠旋转方向R的后方，能够使泵效率提高。

在本模拟中，算出来使倾斜角γ(参照图6)变化了的情况的喷出流量。此外，在本模拟中，不使前进角α和夹角β变化，而是分别设为恒定的角度。图10是表示倾斜角γ与喷出流量之间的关系的图表，横轴表示倾斜角γ度，纵轴表示喷出流量(升/分)。本实施例的叶轮54的倾斜角γ比0度大。相较于倾斜角γ是0度以下的情况、即、在位于在上表面54g开口的叶片槽54b之间的叶片54a中，是上表面54g侧的端部位于比下表面54h侧的端部靠旋转方向R的后方的位置的形状，在倾斜角γ比0度大的情况下，即、是上表面54g侧的端部位于比下表面54h侧的端部靠旋转方向R的前方的位置的形状，喷出流量较多。即、在位于在上表面54g开口的叶片槽54b之间的叶片54a中，上表面54g侧的端部位于比下表面54h侧的端部靠旋转方向R的前方的位置，从而能够使泵效率提高。

另外，在叶轮54中，在上表面54g开口的叶片槽54b不在下表面54h开口，而是被封闭。在下表面54h开口的叶片槽54b不在上表面54g开口，而是被封闭。根据该结构，在由叶片槽54b、由叶片槽54b和相对槽52e或者相对槽52f划分形成的空间内能够将气体沿着回转方向引导。由此，能够使气体顺利地回转，使气体升压。

根据本实施例的吹扫泵10的结构，使由叶片槽54b和相对槽52e或者相对槽52f划分形成的空间内的气体顺利地回转，能够抑制产生剥离流。另外，从过滤罐73吸入的气体的密度比较小。根据吹扫泵10，即使是密度比较小的气体，也能够不将叶轮54的转速设定得较高地使气体升压。由此，能够使吹扫泵10省电化。另外，通过抑制转速，能够抑制轴30的轴承的磨损。

以上，详细地说明了本发明的实施方式，但这些只不过是例示，并不用于限定权利要求的范围。权利要求书所记载的技术包括对以上所例示的具体例进行各种变形、变更而成的技术。

例如，叶轮54的外周壁54c的形状并不限于实施例的形状。也可以是，例如、外周壁54c配置于叶轮54的上下方向的中央部，而不配置于上下端部。在该情况下，也可以是，外周壁54c的上端在上下方向上位于与涡流的中心相同的位置或位于比涡流的中心靠上方的位置。也可以是，外周壁54c的下端也同样地在上下方向上位于与涡流的中心相同的位置或位于比涡流的中心靠下方的位置。

另外，在上述的实施例中，叶轮54的叶片54a和叶片槽54b在上下表面54g、54h具有相同的形状。然而，叶片54a和叶片槽54b的形状也可以在上下表面54g、54h不同。或者、叶片54a和叶片槽54b也可以仅配置于上下表面54g、54h中的任一个面。另外，分别在上下表面54g、54h，多个叶片54a的形状既可以互不相同，多个叶片54a也可以不等间隔地配置。同样地，多个叶片槽54b的形状也可以互不相同，多个叶片槽54b也可以不等间隔地配置。

另外，在上述的实施例中，泵部50的吸入端口56和喷出端口58沿着与叶轮54的旋转轴线X垂直的方向延伸。然而，泵部50的吸入端口56和喷出端口58也可以与旋转轴线X平行地延伸。

本说明书的“涡流泵”并不限于吹扫泵10，也能够利用于其他系统。例如，能够在使发动机8的排气循环、与进气混合而向发动机8的燃料室供给的排气再循环(即EGR(废气再循环，Exhaust Gas Recirculation的简写))中，用作用于将排气向进气管80供给的泵。另外，也能够用作除了汽车以外的产业用的泵。

另外，本说明书或附图所说明的技术要素单独或者通过各种组合发挥技术的有用性，并不限定于申请时权利要求记载的组合。另外，本说明书或附图所例示的技术同时达成多个目的，达成其中的一个目的技术自身具有技术的有用性。

Claims (5)

1.一种涡流泵，其是对气体进行加压输送的涡流泵，其中，

该涡流泵具备：外壳；叶轮，其收纳于外壳，并绕旋转轴线旋转，

叶轮具有：

多个叶片，其沿着旋转方向配置于叶轮的两端面中的至少一个端面的外周部；

多个叶片槽，其分别配置于相邻的叶片之间；以及

外周壁，其在外周缘处使多个叶片槽的叶轮外周侧封闭，

外壳具有相对槽，该相对槽与叶片槽区域相对，并沿着叶轮的旋转方向延伸，

多个叶片槽分别在叶轮的一个端面开口，而在叶轮的另一个端面封闭，

在俯视叶轮的一个端面时，多个叶片分别弯曲，叶片的中央部位于比叶片的两端部靠叶轮的旋转方向前方的位置。

2.根据权利要求1所述的涡流泵，其中，

在俯视叶轮的一个端面时，在多个叶片的每一个中，将叶轮外周侧的端和叶轮中心连结的直线位于比将叶轮中心侧的端和叶轮中心连结的直线靠叶轮的旋转方向后方的位置。

3.根据权利要求1或2所述的涡流泵，其中，

在多个叶片的每一个中，处于叶轮的一个端面侧的端部位于比处于叶轮的另一个端面侧的端部靠叶轮的旋转方向前方的位置。

4.根据权利要求3所述的涡流泵，其中，

多个叶片分别以处于叶轮的一个端面侧的端部位于比处于叶轮的另一个端面侧的端部靠叶轮的旋转方向前方的方式倾斜。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的涡流泵，其中，

涡流泵搭载于汽车，从吸附燃料箱的气化燃料的过滤罐吸入气化燃料并向发动机的进气管供给。