CN1246580A - 旋转泵的改进 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于内燃发动机的冷却剂泵,包括一泵腔,其内安装有一可绕一轴转动的叶轮,该叶轮轴与发动机曲轴的转动轴同轴。

Description

旋转泵的改进

本发明涉及用于内燃发动机的冷却剂泵。

众所周知，一内燃发动机的大部分的动力输出都用在驱动发动机的辅助装置上，并且在过去的内燃发动机的数十年的发展中，很多这样的辅助装置如冷却剂泵、润滑泵和冷却风扇发展的结果还是由这种方式来驱动。在已知的发动机的设计方案中，这些辅助装置的位置与曲轴的位置相邻，因此对发动机的内部空间有很高的要求。本发明的一个目的是提供一种轴向紧凑的泵，例如使冷却泵的定位没有发动机的皮带驱动冷却风扇那样的多种位置需求。通过改变冷却风扇和冷却剂泵的已知的同轴布置，可以为冷却风扇的驱动提供更大的位置活动空间。一些内燃发动机结构需要有三向风扇驱动，因此需要有三个分开的冷却剂泵，考虑到不同冷却剂泵的壳体形状、螺栓固定方式、入口管和软管的错综复杂、旁路结构和温度调节装置的布置等，使得相应的装置过于复杂。因此，本发明另一个目的是减轻或克服至少部分这些问题。

另外，已知的冷却剂泵由于驱动轴要进入泵腔内，所采用的机械密封不利而引起的泄漏问题也是众所周知的。但是已经提出的采用磁耦合驱动的无密封泵中，尚无一种在工业应用中得到广泛认可。本发明的再一个目的是提供一种令人满意的磁耦合驱动冷却剂泵。本发明还有一个目的是提供一种与现有技术相比具有改进的抗气蚀性能的位置较低的泵。

根据本发明的第一方面，用于一内燃发动机的一冷却剂泵包括一其内安装有一可绕一轴转动的叶轮的泵腔，该叶轮轴与发动机曲轴的转动轴同轴。

这样的定位关系简化了与曲轴之间的或直接或齿轮连接的驱动关系，而不需要常规的皮带驱动，而该皮带驱动是泵轴与曲轴平行但相距一定距离时所必需的。

然而，由于其它的辅助装置可能需要在发动机的同一端由来自曲轴的动力来驱动，因此最好提供一用于皮带驱动系统的曲轴安装驱动轮，并且由来自该轮的动力(而不是来自皮带的动力)驱动冷却剂泵。

本发明泵最好利用一第一组在上述轮表面内的驱动磁体和一第二组在相应的和相邻的叶轮表面内的从动磁体或扭矩环由磁耦合装置来驱动，一密闭壳位于这两组之间。设置密闭壳的目的是将冷却剂密封在泵内但允许两组之间的磁通相耦合。

曲轴的定位降低了动力需求，因为相对于发动机的被冷却区域从一基本上较低水平的位置流过的冷却剂流动通道的冷却效率更高。动力消耗也可以降低，因为在这样一位置气蚀降低了。该泵可以是一再生式泵或周缘式泵，或一离心泵。

根据本发明的另一方面，用于一内燃发动机的冷却剂泵的特征是使用一位于一外围不连续的泵腔内的再生式叶轮。

上述叶轮包括一圆盘，其上形成有径向凹槽，这些凹槽延伸至其周边并位于该盘的两个表面上，该开槽的边缘区位于泵腔内。形成在泵体的两个相互配合的部件之间的泵腔在开槽的边缘区周围仅绕叶轮盘的大部分一般330°左右，提供较大的间隙，但在开槽边缘区的径向向内的圆盘的表面区域内和边缘区的剩余的大约30°的范围内提供一适当的运行间隙。

泵腔在大间隙部分的相对端也就是说在周边处的最小间隙部分的相对侧与入口和出口相连。这样当盘转动时，凹槽产生一流动，该流动抽吸在一口处的冷却剂并将其在另一口处排出。

入口和出口的相邻并置在冷却剂回路的设计中具有特别的优势。另外，这样一再生叶轮系统可产生一比具有中心入口和切向排出口的常规离心式冷却剂泵所能得到的泵压更高的泵压头，因此消除了以一大大高于曲轴速度的速度旋转叶轮的需要。

根据本发明的再一方面，一磁耦合驱动再生叶轮冷却剂泵具有一平衡口，该平衡口在一基本上沿周向延伸的泵腔和泵内的径向向内的区域之间延伸，促使通过泵的加压冷却剂流作为轴承的润滑剂通过泵叶轮。

本发明的又一方面提供了用于内燃发动机的一冷却剂泵，包括一泵体，其内有一泵腔，一叶轮位于该泵腔内，其中泵体的一部分由与曲轴相邻的定时箱盖(timing case cover)构成。最好，泵体是部分地与定时箱盖成为一体。本发明还有一方面提供了用于内燃发动机的一种泵，具有一磁驱动叶轮，该叶轮可绕发动机的曲轴周向转动。

本发明还提供了上述的或以下的描述中的本发明的特征中的任一项可以与本发明的任何其它的特征、和/或方面相结合。

下面将参照附图更详细地描述本发明，附图包括：

图1是本发明泵的一局部正视图；

图2是一剖视侧视图；

图3是一放大的与图2类似的局部视图；以及

图4是图2和3中所示的圆盘30的一局部侧视图。

如图3所示，泵体包括第一部件10，该第一部件10可以是安装在发动机气缸体前端上并围绕曲轴的一定时箱(timing case)的一部分。线12表示曲轴的中心线或转动轴线。泵体还包括一第二部件或盖14，该第二部件或盖14朝向部件10的外部周边延伸经过一环形区域但不经过靠近轴线12的区域。部件10、14最好沿由箭头16示出的接合面永久地密封在一起，进而在其间限定一泵腔或空腔18，该泵腔18基本上延伸经过部件10、14的周边的一大部分。

如图1所示，泵腔18由沿弧线延伸至并终止于口20的虚线表示出，口20形成在短管(stub tube)22内，图3中也示出了这一点。一第二短管26内的一类似的口24位于泵腔18的相对端(在该实施例中从第一端沿顺时针方向)。两个口20、24之间的区域没有泵腔18，但由一连接板19隔开，该连接板19是带口的以围绕叶轮的周边提供一很小的间隙。

叶轮包括一大体为圆盘状的部件30，如图3所示，在盘的外部边缘区在其每一面上提供有具有规则间距的凹槽32的一完整的环。叶轮的一面和相邻的泵体部件10的内表面之间具有一很小的间隙34，盘的相对面与相邻的第二泵体部件14的表面之间也有一小的间隙36，并且盘的轮缘与分隔两个口的连接板部分19之间还存在一小间隙38。

叶轮被装在一毂套40上，而该毂套与轴颈轴承42相连，并在与下述的驱动轮相邻的表面上具有一连串等间距布置的从动磁体部件44。

所示出的驱动轮46与一对V形带48相啮合，用于驱动其它的发动机辅助设备，并具有一毂50与曲轴驱动相连，并位于泵体部件10的径向内侧，其间具有一油密封环52。轮携带驱动磁体54，磁体54被适当定位例如位于自轴线12与从动磁体44相同的径向位置上，以将驱动扭矩传送给从动磁体44。

泵还包括密闭壳60，在所示的实施例中，该壳60具有一管状的部分62，被夹在一轴颈轴承42和一泵体的在64处的相应部分之间。壳60大体沿轴线12的径向延伸以包容推力轴承72，其后被适当地定位在磁体44和54之间。在该实施例中，壳60基本上沿轴线12的径向在相对的磁体44和54之间延伸，并在数字66所表示的区域内与泵体部件14相连接并由其支持。

由72表示的作为推力轴承的另一轴承在轴向夹在密闭壳60和轴颈轴承42之间。密闭壳60可以由一止推垫圈74轴向定位，该止推垫圈74可以是一种开口簧环(RTM)或类似的垫圈。

在主泵腔18和泵的内部之间沿径向提供一平衡口70。在图1中可看出该实施例中的平衡口在角度方向上的位置，靠近口20。在叶轮30的顺时针转动方向上，口20是低压入口，而靠近出口24的较高压力会导致冷却剂产生内部泄漏，经间隙34至轴承40、42和72并进入平衡腔室75。在该实施例中作为润滑剂的冷却剂在低压口20附近返回至腔18的流动主要是通过平衡口70，但也通过间隙36。

本领域的技术人员可以理解，所述的泵与常规的冷却剂泵的位置不同，即它是在曲轴的水平上而不是位于发动机的顶部。而且它是一再生泵，而不是一离心泵，与常规的冷却剂的类型也不同。还有一点不同是本发明所述泵是由磁耦合作用来驱动的，并能够使加压冷却剂围绕泵内的轴承表面并通过其表面流动。本发明具有上述特征中的任一特征，并具有这些特征的任一种组合，或具有能够实现这些特征的结构特征。

在未示出的一种修改形式中，推力轴承72位于部件10和轴颈轴承42之间。而且，也可以通过形成在部件10内的通道而不是形成在部件14内的通道来定位口70。

在未示出的一种修改形式中，叶轮可以是离心式的，而不是再生式的或周缘式的，并且其轮毂直径最好大于密闭壳66的最大直径。

Claims (15)

1.一种用于内燃发动机的冷却剂泵，包括一泵腔，其内安装有一可绕一轴转动的叶轮，该叶轮轴与发动机曲轴的转动轴同轴。

2.如权利要求1所述的一种泵，提供一用于皮带驱动系统的曲轴安装驱动轮，以由来自该轮的动力(但最好不是直接来自所述皮带)驱动冷却剂泵。

3.如权利要求1或2所述的一种泵，其特征为所述泵利用一第一组在所述轮表面内的驱动磁体和一第二组在相应的和相邻的叶轮表面内的从动磁体或扭矩环由磁耦合装置来驱动，一密闭壳位于这两组之间。

4.如前述的任一项权利要求所述的一种泵，其特征为所述泵腔的外围是不连续的，所述叶轮是一种再生式的。

5.一种用于内燃发动机的冷却剂泵，其特征为具有一再生式叶轮，位于一外围不连续的泵腔内。

6.如权利要求4或5所述的一种泵，其特征为所述叶轮包括一圆盘，其上形成有径向凹槽，这些凹槽延伸至其周边并位于该盘的两个表面上，该开槽的边缘区位于泵腔内。

7.如权利要求4、5或6所述的一种泵，其特征为形成在泵体的两个相互配合的部件之间的泵腔在开槽的边缘区周围仅绕叶轮盘的大部分最好330°左右提供较大的间隙。

8.如权利要求7所述的一种泵，其特征为所述泵腔在开槽边缘区的径向向内的圆盘的表面区域内和最好所述边缘区的剩余的大约30°的范围内提供一适当的运行间隙。

9.如权利要求4至8中的任一项所述的一种泵，其特征为泵腔大体在大间隙部分的相对端也就是说在周边处的最小间隙部分的相对侧与入口和出口相连。

10.如前述的权利要求中的任一项所述的一种泵，包括一平衡口，该平衡口在一基本上沿周向延伸的泵腔和泵内的径向向内的区域之间延伸，促使通过泵的加压冷却剂流作为轴承的润滑剂通过泵叶轮。

11.一磁耦合驱动再生叶轮冷却剂泵，具有一平衡口，该平衡口在一基本上沿周向延伸的泵腔和泵内的径向向内的区域之间延伸，促使通过泵的加压冷却剂流作为轴承的润滑剂通过泵叶轮。

12.如前述的权利要求中的任一项所述的一种泵，包括一泵体，其内有一泵腔，一叶轮位于该泵腔内，其中泵体的一部分由与曲轴相邻的定时箱盖构成。

13.一种用于内燃发动机的冷却剂泵，包括一泵体，其内有一泵腔，一叶轮位于该泵腔内，其特征为泵体的一部分由与曲轴相邻的定时箱盖构成。

14.如前述的权利要求中的任一项所述的一种泵，具有一磁驱动叶轮，该叶轮可绕发动机的曲轴周向转动。

15.一种用于内燃发动机的泵，具有一磁驱动叶轮，该叶轮可绕发动机的曲轴周向转动。

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