CN111980917A - 叶片泵及其定子 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种叶片泵的定子(130)，其包括：用于限定中空空间的内周表面(131)，所述中空空间用于能够偏心地安装叶片泵的转子(140)，其中，在所述定子(130)的出液区中，一段周向凹槽(132)形成在所述内周表面(131)中，并且该凹槽(132)的轴向宽度小于所述内周表面(131)的轴向宽度。本申请还公开了采用所述定子的叶片泵。

Description

叶片泵及其定子
技术领域
本申请涉及具有改进的抗气蚀性能的叶片泵定子以及采用所述定子的叶片泵。
背景技术
叶片泵作为对流体进行加压的装置广泛应用于液压系统中。例如，在柴油车的燃油喷射系统中，叶片泵可以作为高压共轨的低压泵或预供应泵设置，以便对将要供应到高压共轨中的燃油加压。
叶片泵大体上包括中空的定子以及在定子内偏心布置的转子。定子和转子由两个固定的板夹置，这样，在它们之间限定出一中空的内部空间。在所述两个固定的板中的一个或两个上分别形成有进液槽和出液槽，所述进液槽和出液槽仅沿着周向一段延伸从而能够与所述中空的内部空间相通。此外，在转子上形成有多个周向间隔开的径向槽，以分别容纳多个可直线滑动的叶片。在每个叶片中形成有台阶形的径向通孔，以便叶片与转子的对应径向槽之间容纳弹簧，确保叶片在径向槽中能够径向移动同时一端总是密封地抵接定子的内周面。这样，前述内部空间沿着周向包括多个彼此隔开的容纳空间，其中，每个容纳空间由相邻的两个叶片限定。
由于转子相对于定子的偏心设计，随着转子的旋转，所述多个容纳空间的体积将发生变化。针对某个容纳空间而言，其在从与进液槽相通的位置移动至与出液槽相通的位置的过程中，容积经历从大到小的变化，从而将诸如燃油的流体从进液槽吸入并从出液槽加压排出。
当一个叶片移动进入出液槽所在区域时，叶片上、下游的流体在压力差(下游压力>上游压力)，导致流体从下游往上游反冲。反冲流体在经过叶片处的出液槽时，由于流动截面积变小，流速升高同时流体压力降低，从而形成气泡。在叶片继续往前移动时，叶片下游压力逐渐升高，导致气泡破裂，造成“气蚀”现象。这种“气蚀”长期会造成叶片和/或对应板的疲劳缺陷，影响使用寿命，甚至降低叶片泵的工作效率。
发明内容
针对以上问题，本申请旨在提出了一种具有改进的抗气蚀性能的叶片泵定子以及采用所述定子的叶片泵。
根据本申请的一个方面，提供了一种叶片泵的定子，其包括：
用于限定中空空间的内周表面，所述中空空间用于能够偏心地安装叶片泵的转子，其中，在所述定子的出液区中，一段周向凹槽形成在所述内周表面中，并且该凹槽的轴向宽度小于所述内周表面的轴向宽度。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种叶片泵、特别是用于燃油加压的叶片泵，其包括：
端盖；
端板；
在所述端盖与所述端板之间固定夹置的定子，所述定子具有限定中空空间的内周表面；以及
在所述定子的中空空间内偏心地安装的转子，在所述端盖或所述端板中形成有出液槽，在所述定子的内周表面中形成有一段周向凹槽，所述凹槽的轴向宽度小于所述内周表面的轴向宽度，并且在垂直于所述定子的轴向的横截面中观察，所述凹槽与在所述端盖或所述端板中形成的出液槽至少部分地周向重叠。
根据本申请的另一个方面，还提供了一种叶片泵、特别是用于燃油加压的叶片泵，其包括：
端盖；
端板；
在所述端盖与所述端板之间固定夹置的定子，所述定子具有限定中空空间的非圆形或椭圆形内周表面；以及
在所述定子的中空空间内安装的转子，在所述端盖或所述端板中形成有出液槽，在所述定子的内周表面中形成有一段周向凹槽，所述凹槽的轴向宽度小于所述内周表面的轴向宽度，并且在垂直于所述定子的轴向的横截面中观察，所述凹槽与在所述端盖或所述端板中形成的出液槽至少部分地周向重叠。
采用本申请的技术手段，能够消除或明显抑制在转子的叶片上和/或叶片泵的壳体中出现的“气蚀”现象，提高了零部件的使用寿命并提高了叶片泵的工作效率。
附图说明
从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本申请的前述及其它方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本申请的理解。在附图中：
图1A示意性示出了根据现有技术的一种叶片泵的分解图；
图1B示意性示出了图1A的叶片泵的横截面视图；
图1C示意性示出了沿着图1B中的线A-A所截取的剖视图；
图2A示意性示出了根据本申请的一个实施例的叶片泵的分解图；
图2B示意性示出了图2A的叶片泵的横截面视图；
图2C示意性示出了沿着图2B中的线A-A所截取的剖视图；
图3A示意性示出了根据本申请的另一个实施例的叶片泵的分解图；
图3B示意性示出了图3A的叶片泵的横截面视图；和
图3C示意性示出了沿着图3B中的线A-A所截取的剖视图。
具体实施方式
在本申请的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。
图1A示意性示出了根据现有技术的一种叶片泵10的分解图。例如，叶片泵10包括端盖11、端板12、相对于所述端盖11和端板12固定的定子13。定子13呈中空环形、特别是圆环形的设计。这样，叶片泵10还包括在定子13中偏心布置的且能够旋转的转子14。例如，转子14安装在穿过端板12支承的转轴(未示出)上，并由其驱动旋转。
进一步参见图1B，由于转子14相对于定子13的偏心设计，在转子14的外周表面与定子13的内周表面之间产生一间隙20，该间隙20的大小随着转子14的周向位置变化而变化，例如从最小间隙逐渐增加到最大间隙，然后再从最大间隙逐渐减小到最小间隙。
在转子14中形成有多个径向延伸的叶片槽15，所述多个叶片槽15沿着周向彼此隔开。多个叶片16分别能够直线滑动地接收在对应的叶片槽15中。在每个叶片16中形成有通孔16a，该通孔16a呈台阶形，从而具有径向远离定子13的大直径区段以及径向靠近定子13的小直径区段。在每个叶片16的通孔16a的大直径区段中容纳有一个弹簧17，以在转子14与叶片16之间施加张力。这样，当叶片泵10组装就位后，能够确保叶片16的一个端部总是抵靠着转子13的内周表面。
例如，在端盖11的靠近定子13的表面中形成有出液槽11a以及进液槽11c。出液槽11a与端盖11中设置的(未示出的)叶片泵出口端相通，并且进液槽11c与端盖11中设置的(未示出的)叶片泵进口端相通。特别地，出液槽11a包括过渡区段11b。过渡区段11b的横截面面积小于出液槽11a的其余部分的横截面面积。
在叶片泵10组装就位后，出液槽11a和进液槽11c与间隙20相通。各叶片16在间隙20中限定出多个容纳空间。随着如图2所示转子14沿着方向R旋转，这些容纳空间经历容积变化，从而将流体不断地从叶片泵进口端经由进液槽11c吸入并加压再经由出液槽11a从叶片泵出口端排出。
在转子14旋转的过程中，在相邻的两个叶片16之间的一个容纳空间将与出液槽11a、特别是其过渡区段11b连通(如图1C所示)时，在该容纳空间内容纳的流体体积因容积的突然变化，会造成流体压力的急剧变化因而导致流体内的气穴空泡破裂，进而在该容纳空间的沿着方向R的上游的叶片16的径向远端处、特别是在其通孔16a位于所述远端的部位处发生“气蚀”现象。这种“气蚀”现象也会出现在出液槽11a、特别是其过渡区段11b处。
为了消除或者减缓这种“气蚀”，以下参照图2A、2B和2C解释根据本申请的一个实施例的叶片泵100。
叶片泵100可以是柴油车中所使用的叶片泵，例如在柴油车的高压共轨系统中作为低压供油泵使用。可以想到的是，叶片泵100可以是与高压共轨系统的高压柱塞供油泵集成在一起。
叶片泵100包括端盖110、端板120、相对于所述端盖110和端板120固定的定子130。定子130呈中空环形、特别是圆环形的设计。这样，叶片泵100还包括在定子130中偏心布置的且能够旋转的转子140。例如，转子140安装在穿过端板120支承的转轴(未示出)上，并由其驱动旋转。该转轴例如可以由柴油发动机的输出轴驱动旋转。
进一步参见图2B，由于转子140相对于定子130的偏心设计，在转子140的外周表面与定子130的内周表面之间产生一间隙200，该间隙200的大小随着转子140的周向位置变化而变化，例如从最小间隙逐渐增加到最大间隙，然后再从最大间隙逐渐减小到最小间隙。
在转子140中形成有多个径向延伸的叶片槽150，所述多个叶片槽150沿着周向彼此隔开。多个叶片160分别能够直线滑动地接收在对应的叶片槽150中。在每个叶片160中形成有通孔160a，该通孔160a呈台阶形，从而具有径向远离定子130的大直径区段以及径向靠近定子130的小直径区段。在每个叶片160的通孔160a的大直径区段中容纳有一个弹簧170，以在转子140与叶片160之间施加张力。这样，当叶片泵100组装就位后，能够确保叶片160的一个端部总是抵靠着转子130的内周表面。
例如，在端盖110的靠近定子130的表面中形成有出液槽110a以及进液槽110c。出液槽110a与端盖110中设置的(未示出的)叶片泵出口端相通，并且进液槽110c与端盖110中设置的(未示出的)叶片泵进口端相通。特别地，出液槽110a包括过渡区段110b。过渡区段110b的横截面面积小于出液槽110a的其余部分的横截面面积。
在叶片泵100组装就位后，出液槽110a和进液槽110c与间隙200相通。各叶片160在间隙200中限定出多个容纳空间。随着如图2B所示转子140沿着方向R旋转，这些容纳空间经历容积变化，从而将流体不断地从叶片泵进口端经由进液槽110c吸入并加压再经由出液槽110a从叶片泵出口端排出。
需要指出的是在本申请的上下文中，基于转子旋转的方向(在附图中示例为R)来定义上/下游的概念。以所示的附图为例，在转子的任何一个点位上，沿着附图中旋转方向R箭头前为上游，后为下游。
在图2A至2C所示的实施例中，端盖110例如可以由螺钉固定在高压柱塞泵的外壳上，从而二者集成为一体，这样，叶片泵100的出口端可以与高压柱塞泵的进油端口相通。
定子130在其内周表面131中形成有一段凹槽132。这段凹槽132在定子130的圆周方向上延伸。凹槽132的轴向宽度小于内周表面131的轴向宽度。在本申请的上下文中，术语“轴向”指的是转子140所绕之旋转的中心轴线的延伸方向或者与其平行的方向。
此外，在本申请的上下文中，在叶片泵100组装就位后，将定子130的内周表面131中沿着圆周方向与出液槽110a位置相重叠的区域定义为出液区。因此，定子130的这段凹槽132形成在内周表面131的出液区中。在轴向上看，所述凹槽132与叶片160的通孔160a对正，即凹槽132的径向几何中心轴线与通孔160a的中心轴线重合。
具体如图2B和2C所示，当一个叶片160沿着方向R旋转经过出液槽110a的过渡区段110b时，该叶片160下游紧邻限定的容纳空间中的燃油不仅可以排入到过渡区段110b中，同时也可以排入到凹槽132中。这样，缓和了该容纳空间在燃油定子130的出液区中容积骤变的趋势，降低了燃油压差的急剧变化，因此可以缓解或消除在叶片160的径向远端处、特别是在其通孔160a位于所述远端的部位处以及出液槽110a、特别是其过渡区段110b处的“气蚀”现象。
根据本申请的实施例，在垂直于定子130的轴向的横截面中观察，定子130的凹槽132的起点位置132s在转子140的旋转方向R上看位于端盖110的出液槽110a的、特别其过渡区段110b的起点位置110s下游，并且定子130的凹槽132的终点位置132e在圆周方向上与端盖110的出液槽110a的终点位置110e一致。在本申请的上下中，起点位置132s或110s指的是在转子140绕其中心轴线旋转时叶片160在每圈转动时最先经过的对应特征的点位置，终点位置132e或110e指的是叶片160在每圈转动时最晚经过的对应特征的点位置。起点位置132s位于起点位置110s下游意味着当转子140旋转时，一个叶片160会首先绕方向R经过起点位置110s，然后再经过起点位置132s。终点位置132e在圆周方向上与终点位置110e一致意味着当转子140旋转时，一个叶片160会绕方向R同时经过终点位置132e和终点位置110e。
在一个替代的实施例中，凹槽132的横截面开口大小可以随着圆周位置而改变。例如，凹槽132的横截面开口可以沿着方向R逐渐减小。此外，凹槽132的横截面开口可以是矩形、梯形、部分圆形等其它合适的形状。
图3A至3C示出了根据本申请的另一个实施例的叶片泵100′。该叶片泵100′与如图2A至2C所示的叶片泵100大致相同。因此，该叶片泵100′中与叶片泵100相同的特征可以参照图2A至2C所示的内容，并且这些相同的特征在图3A至3C中采用了与图2A至2C中相同的附图标记。叶片泵100′与叶片泵100的区别之处仅在于省略了端盖110的过渡区段110b。在叶片泵100′中，如图3A所示，出液槽110a的起点位置110s′相比于图2A的起点位置110s位于下游。也就是说，与如图2A至2C所示的实施例不同，在如图3A至3C所示的实施例中，定子130的出液区在周向上的延伸范围大于出液槽110a在周向上的延伸范围。
因此，根据如图3A至3C所示的实施例，当一个叶片160移动到在定子130的出液区中时，凹槽132最先与叶片160中的通孔160a连通。这样，凹槽132也可以起到与如图2A所示的过渡区段110b相同的作用。
采用本申请的已描述的技术方案，特别在定子130的出液区中，因容纳诸如燃油的流体的容积急剧变化造成的“气蚀”现象可以得到有效缓解或消除，提高了叶片泵的零部件使用寿命。
虽然在已经描述的实施例中进液槽110a和出液槽110c是形成在同一端盖110中，但是本领域技术人员应当清楚它们也可以分别形成在不同的部件中，例如一个形成在端盖110中，而另一个形成在端板120中。
本领域技术人员应当清楚，端盖110和端板120构成了本申请的叶片泵的壳体，而叶片泵的定子130相对于该壳体固定，此外在该壳体内形成进液槽和出液槽。在其它替代的实施例中，叶片泵的壳体并不限于具体所示的端盖110和端板120的形式，其它构造的壳体也是可行的，只要这种其它构造的壳体能够固定地接收定子130并与定子130和转子140一起限定如上所述的间隙200即可。
此外，虽然在上述描述的实施例中转子相对于定子的偏心设计，但是本领域技术人员应当清楚本申请的技术方案也可以用于转子和定子非偏心设计的方案。例如，在一种替代的叶片泵中，定子的内周表面为非圆形或椭圆形，并且转子在所述定子的由该内周表面限定的中空空间内偏心地或非偏心地安装。在这种情况下，本申请已描述的所有实施例同样适用于这种叶片泵。
尽管这里详细描述了本申请的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本申请的范围构成限制。在不脱离本申请精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。

Claims (10)

1.一种叶片泵的定子(130)，其包括：
用于限定中空空间的内周表面(131)，所述中空空间用于能够偏心地安装叶片泵的转子(140)，其中，在所述定子(130)的出液区中，一段周向凹槽(132)形成在所述内周表面(131)中，并且该凹槽(132)的轴向宽度小于所述内周表面(131)的轴向宽度。
2.根据权利要求1所述的定子(130)，其特征在于，在垂直于所述定子(130)的轴向的横截面中观察，所述凹槽(132)在所述出液区中与在所述叶片泵的固定壳体中形成的出液槽(110a)至少部分地周向重叠。
3.根据权利要求2所述的定子(130)，其特征在于，所述内周表面(131)是圆形的内周表面。
4.根据权利要求2或3所述的定子(13)，其特征在于，在垂直于所述定子(130)的轴向的横截面中观察，所述定子(130)的凹槽(132)的终点位置(132e)与所述出液槽(110a)的终点位置(110e)在圆周方向上一致。
5.一种叶片泵、特别是用于燃油加压的叶片泵，其包括：
端盖(110)；
端板(120)；
在所述端盖(110)与所述端板(120)之间固定夹置的定子(130)，所述定子具有限定中空空间的内周表面(131)；以及
在所述定子(130)的中空空间内偏心地安装的转子(140)，在所述端盖(110)或所述端板(120)中形成有出液槽(110a)，在所述定子(130)的内周表面(131)中形成有一段周向凹槽(132)，所述凹槽(132)的轴向宽度小于所述内周表面(131)的轴向宽度，并且在垂直于所述定子(130)的轴向的横截面中观察，所述凹槽(132)与在所述端盖(110)或所述端板(120)中形成的出液槽(110a)至少部分地周向重叠。
6.根据权利要求5所述的叶片泵，其特征在于，所述凹槽(132)的横截面开口沿着所述转子(140)的旋转方向发生变化。
7.根据权利要求5或6所述的叶片泵，其特征在于，在垂直于所述定子(130)的轴向的横截面中观察，所述定子(130)的凹槽(132)的终点位置(132e)与所述出液槽(110a)的终点位置(110e)在圆周方向上一致。
8.根据权利要求7所述的叶片泵，其特征在于，所述出液槽(110a)的起点位置(110s)在所述转子(140)的旋转方向(R)上看位于所述凹槽(132)的起点位置(132s)下游。
9.根据权利要求5或6所述的叶片泵，其特征在于，在所述转子(140)中安装有多个能够径向移动的叶片(160)，各叶片(160)的径向远端与所述内周表面(131)抵接，在每个叶片中形成有径向通孔(160a)，随着所述转子(140)旋转到所述定子(130)的出液区中，所述径向通孔(160a)能够与所述凹槽(132)连通。
10.一种叶片泵、特别是用于燃油加压的叶片泵，其包括：
端盖；
端板；
在所述端盖与所述端板之间固定夹置的定子，所述定子具有限定中空空间的非圆形或椭圆形内周表面；以及
在所述定子的中空空间内安装的转子，在所述端盖或所述端板中形成有出液槽，在所述定子的内周表面中形成有一段周向凹槽，所述凹槽的轴向宽度小于所述内周表面的轴向宽度，并且在垂直于所述定子的轴向的横截面中观察，所述凹槽与在所述端盖或所述端板中形成的出液槽至少部分地周向重叠。
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