TWI332056B - Vane pump - Google Patents

Description

1332056 26625pif 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於一種輪葉泵。 【先前技術】 本技術領域中已知的典型輪葉栗包括例如如圖1 〇所 示的輪葉泵。這個輪葉泵1具有轉子室2以及偏心地容納 在所述轉子室2中的轉子3。在轉子3上沿半徑方向形成 有多個輪葉槽19，並且輪葉4在各自的輪葉槽19中可滑 動地移動。每個輪葉4沿轉子3的半徑方向移動自如。隨 著轉子3被驅動旋轉，各個輪葉4的前端與轉子室2的内 周面2a滑動接觸，因而被轉子室2的内面、轉子3的外周 面3a和輪葉4所包圍的工作室5經歷容積變化，且使得從 入通口 6被吸入工作室5的工作流體從出通口 7排出。例 如，日本特開昭62-291488公開了與圖10所示相同的輪葉 泵。 如圖10所示的輪葉泵可以透過從轉子3的外周面3a 伸出的輪葉4將工作室5中的工作流體加壓。然而，因為 轉子3的外周面3a在相鄰的輪葉4之間的部分具有均勻 的、平滑的圓弧形狀，所以難以在工作室5中產生足夠強 的流體流。因此，工作室5内的流體壓力並不是足夠高， 所以需要進一步提高泵性能。 【發明内容】 有鑑於上述内容，本發明提供一種輪葉泵，其能夠增 加工作室中的工作流體的壓力，並透過出通口將工作流體 7 1332056 26625pif 有效地抽出，從而改進栗性能。 依照本發明的實施例所述提供一種輪葉栗 包+ _手；多個安裝在轉子上的輪^ = = ==的内周面滑動接觸的前蠕，被 轉千至^面轉子的外周面和輪葉所㈣紅

作室適恤著轉子被驅動旋轉而經歷容積變化；， 工作流體經由入通口被吸入容積正增加的工作室 口，工作流體經由出通口從容積正減小 出： 及一個或多個翼基部構件，從轉 娜出，以 相鄰的輪葉之間的部分突出。、肖上的位於彼此 /透過設置在可被驅動旋轉的轉子中的翼基部構件 形成在轉子的外周面與轉子室的内周面之_ 在工作流體中產生渦流。因此，工二 力能夠增加•透過出通口將工- 較佳為，夕個翼基部構件在轉子的圓周方向配置，並 ^從彼此相鄰的輪葉之間的部分突出；翼基部凹槽形成在 ，此相鄰的翼基部構件之間，並且在轉子的上推力面和下 推力面中的一面或兩面上形成開口。 透過使翼基部凹槽在轉子的推力面上形成開口，翼美 部凹槽中的工作流體可與轉子室面對對應開口的内面接 觸，以產生工作賴的流動。因此’工作室中駐作流體 的昼力可以增加’藉以透過出通口將卫作流體有效地抽出。 較佳為，翼基部凹槽在其中之一推力面上 並且引導面賴在每個翼基部構件的在轉子崎轉方向看 8 叫056 26625pjf 2前側；其中，配置在其中之一推力面的—側的引導面 中部分以如下方式構成，引導面的—部分越靠近其 ^推力面，引導面的此部分就越往在轉子的旋轉方向 耆日寸的後側。 因此’隨著轉子被购旋轉，5丨導面能在工作流體中 鴻流，滿流從翼基部凹槽流到上推力面。因此，工作 工作趙的壓力能增加，藉以透過出通口有效地泵 出工作流體。 前伽t佳為’每個翼基部構件的在轉子的旋轉方向看時的 =㈣，前侧在轉子的推力方向的中央部定位於前 勺兩個相反端部在轉子的旋轉方向看時的後側。 工作H，隨著轉子被驅動旋轉，渦流在翼基部凹槽中的 乍^體中產生，以便從轉子在推力方向的兩側流向中 ^因此，工作室中的卫作流體的壓力增加 體能透過出通口被有效地抽出。 作机 較佳為，從轉子的外周面突出的每個翼基部構 由端部朝向轉子的旋轉方向的前側延伸。 因此，隨著轉子被驅動旋轉，渦流在翼基部凹 工作流體中產生’以便從翼基部構件的突出端流向^

端。結果，工作室中的工作流體的壓力增加，並且工^ 體能透過出通口被有效地抽出。 〇、L 【實施方式】 在下文中將參考所附圖式詳細說明本發明的實施例， 所附圖式在此作為本發明的一部分。 1332056 26625pif 根據本發明實施例的圖1至圖4B所示的輪葉泵1被 用作為一種將燃料例如添加到燃料電池的泵，並且輪葉泵 1包括具有轉子室2的殼體10,殼體10偏心地容納轉子3。 多個輪葉4安裝在轉子3上，其中每個輪葉4具有與轉子 室2的内周面2a滑動接觸的前端。殼體10設有通至轉子 室2的入通口 6和出通口 7。隨著轉子3被驅動旋轉，被 轉子室2的内面、轉子3的外周面3a和輪葉4所包圍的工 作室5經歷容積變化，並且從入通口 6吸入工作室5中的 工作流體經由出通口 7被排出。以下將詳細說明輪葉泵1 的這種結構。 本發明實施例的轉子3的推力方向（轉子3的軸向） 垂直地延伸。内部容納轉子3的殼體10是由定位於轉子3 上方的上殼體11以及配置於轉子3下方的下殼體12所形 成，上殼體11和下殼體12這兩者用放置在它們之間的襯 墊(packing)13結合在一起。圖1中的元件符號14代表了 緊固件孔，緊固件穿過此緊固件孔，以將上殼體11和下殼 體12連結在一起。上殼體11具有從其與下殼體12連結的 連結面向上凹下的上凹部15。下殼體12具有從其與上殼 體11連結的連結面向下凹下的下凹部16。上凹部15和下 凹部16結合在一起，以形成轉子室2。 轉子3具有定位於上凹部15中的上部以及位於下凹部 16中的下部。上凹部15具有比轉子3的外徑大的内徑， 而下凹部16具有與轉子3的外徑實質上相同的内徑。亦 即，下凹部16形成為具有比上凹部15的内徑小的内徑， 1332056 26625pif .和下殼體12結合在-起時，下凹部16 • 那樣疋位成相對於上凹部15偏心。環形件17 方式適配在上凹部15的内周：環形件17的内周面 形成轉子室2的内周面2a。 • 仏S在沿轉子3的推力方向看時轉子室2具有圓形橫 . f面，但是透過改變環形件17的内周的内周形狀，可以容 地將内周面2a改變成任意形狀，例如在轉子3的推力方 φ 向看時為橢圓形或類似的形狀。此外，在上殼體11中形成 有=通口 6及出通口 7，工作流體經由人通口 6被吸入工 作至5 ’工作流體經由出通口 7從工作室$排出。入通口 6 • 和出通口 7經由通孔〗7a與轉子室2(即工作室5)連通。在 . 下殼體12的下部，配置有靠近下凹部16的内底面的定子 23 ° 轉子3具有中央轴承部18，並且在推力方向看時形成 為圓形。在轉子3的上部沿轉子3的圓周方向形成多個沿 . 轉子3的半徑方向延長的輪葉槽19 (在本實施例中，是四 釀個，葉槽），且輪葉槽19之間具有一定的間隔，其中每個 輪葉槽19在轉子3的外周面3a和上表面上形成開口。此 外，由磁石製成的磁性體22—體地安裝於轉子3的下部。 轉子3的軸承部18可旋轉地適配於垂直延伸穿過轉子 室2的旋轉軸20 ’藉此將轉子3以如下方式可旋轉地配置 在轉子室2中.轉子3的外周面3a面對轉子室2的内周面 2a，並且轉子3的推力面（頂面3b)面對轉子室2的内頂 面（inner ceiling surface) 2b ’轉子室2的内頂面2b是上 丄幻2056 26625pif 凹。卩15的底面。旋轉軸2〇不可 Μ，轴固定部21設置在轉子室2的疋内 以及下凹部16的内底面的中心位置。'面孔的偏心位置 ^葉4可㈣地插人轉子3的各個輪葉槽^中 可以ΓΖΓ可以沿轉子3的半徑方向自由移動，並且 3=出到轉子3的外周面h之上方並退回到外周面 ，轉子3配置在轉子室2中時，磁性體U =並且磁性體22和定子23構成驅動部= 則唬a」所指的方向旋轉轉子3。亦即， 亡… 之間的磁相互作用對磁性體22產生旋轉为# 性體轉子3被如此產生的轉_區動旋;轉力矩。磁 在由:子室2内的轉子3被驅動部驅動旋轉， 從轉子施加的離心力的作用Τ，各個輪葉4 的前半徑方向向外伸出。因此，輪葉4 室2祐八+ ；：至2的内周面2 a滑動接觸。因此，轉子 (二=作室V每個工作室被轉子室2的内面 4所包圍。因為‘二2b等）、轉子3的外周面3a和輪葉 轉子室2的== 轉子室2的偏心位置，所以 著轉子3的L 與轉子3的外周面3a之間的距離隨 輪荦4相對# ^置(angUlarP〇Siti〇n)而改變，並且同樣地， ”亦的伸出量根據轉子3的角位置而改變。 轉子3的旋轉沿轉子3的旋轉方向移動各個工 12 1332056 26625pif 作室5，在移動過程中，每個工作室5的容積在其下限與 上限之間改變。亦即，在每個工作室5定位成與入通口 6 連通時，工作室5的容積隨著轉子3的旋轉而增加。在每 個工作室5定位成與出通口 7連通時，工作室5的容積隨 著轉子3的旋轉而減小。因此，如果轉子3被驅動旋轉， 工作流體就被吸入與入通口 6連通的工作室5，然後，在 工作室5中被加壓，藉以經由出通口 7排出工作流體。這 就實現了泵的功能。 在此，在轉子3的外周面3a位於每個相鄰輪葉4之間 的部分（輪葉槽19)，多個翼基部構件27沿轉子3的圓 周方向與外周面3a —體地形成。各個翼基部構件27沿轉 子3的圓周方向形成，且它們之間具有一定的間隔。各個 翼基部構件27從轉子3的外周面3a沿半徑方向向外突 出，並且每個翼基部構件27的突出長度設置成這樣的長 度：每個翼基部構件27不與轉子室2的内周面2a接觸。 每個翼基部構件27沿轉子3的旋轉方向（由箭號「a」所 指的方向）的前側垂直於轉子3的圓周方向。 在轉子3的外周面3a上形成開口的翼基部凹槽28形 成在翼基部構件27之間，並且翼基部凹槽28沿轉子3的 推力方向的兩個端部封閉。透過如上所述將翼基部構件27 設置成從轉子3的外周面3a位於彼此相鄰的輪葉4之間的 部分突出，在形成在轉子3的外周面3a與轉子室2的内周 面2a之間的工作室5中，在工作流體中產生渦流，如圖1 中的箭號「b」所示。因此，工作流體的壓力增加’並且因 13 1332056 26625pif

» J J- /；IL -----^ U /侬负双犯子由出。 而且，儘官根據本發明上述實施例所述的每個翼茂 凹槽28在轉子3的推力方向上的兩端封閉，但是較佳 是，每個翼基部凹槽28在轉子3的上和下推力面3b中的 二面或兩面上形成開口。在如圖5和圖6a所示的實^ 中，沿推力方向形成轉子3的兩個推力面 的頂面（亦即，轉子3的上推力&4 们推力面 面3b，從而每個翼基部凹槽28沿推力;:推力 側推力面3b上形成開口。在如圖6二而在開敌 ==部構件27的突_是與轉方t 端面的橫截面形狀二::6子方向看時的突^ 向垂直的平坦橫截面，或、I、轉子3的半徑方 截面形狀。 ^圖犯和叱所示的橫 在圖6B中’翼基部構件” 曲面，此f曲面以如下方式構成，而面具有弧形的f 近開放側推力面3b，則突出端=端面的-部分越靠 子3的旋轉軸_方式定位成 Μ分就以逐漸凸向轉 側（越靠近轉子3的旋轉軸線）。3的半徑方向越往内 在如圖叱所示的實例中，鄰 個翼基部構件27的突㈣面的放側推力面3b的每 面，此彎曲面以如下方式構成:切具有弧形的彎曲 開放側推力面3b，則突㈣面的的-部分越靠近 〇刀就以逐漸凸向轉子 1332056 26625pif 3的旋轉軸線的方式定位成沿轉子3的半徑 (越靠近轉子3的旋轉軸線）。此外，定‘成遠側 推力面3b的突出端面的相反的半部具有弧形的放側 彎曲面以如下方式構成，越靠近開放側推力面弓，此 側，突出端面的-部分就以逐漸凸向轉子3=目反 方式定位成沿轉子3的半徑方向越往内側。=線的 6C中，每個翼基部構件27沿轉子3的推 至圖 與開放側推力面3b齊平。 °勺一端面 如上所述，在彼此相鄰的翼基 Π28在轉子3的開放侧也就是=力面== 開口。因此，旋轉的轉子3的翼基部凹槽2 2成 經由對應的開口與轉子室2的内頂面 」=體 之間產生工作流體的流動。因此，工作室二=:們 的壓力增加，並且工柞法蛐， 卩至D笮的工作流體 在㈣口 7被有效地抽出。 28僅僅在轉子3的兩個中」母個翼基部凹槽 開口，但是每個翼基部凹槽 ^^固==形成 部可在轉子3的上 =3的推力方向的母個端 中，在轉子3的每個翼其却 形成開口。在這種情況 室2面對轉子3的‘;28中的工作流體可與轉子 觸’從而可以在每個翼基工面2==底面接 強烈的渦流。 u；i曰28中的工作流體中產生較 側推力6/"至圖6C所示每個翼基部凹槽28在開放 力面（即’糊推力心上麵口，較/的1 放 15 1332056 26625pif 在每個翼基部構件2 7沿轉子3的旋 引導面29。引導面29形成在每個翼基方 前側形成 側推力面3b的前側的至少一部分。' ^ 郴接開放 下方式構成，引導面29的1=面29較佳為以如 看時，;ι;=:= Γ=:===:=3 1师欠側推力面3 b (頂側面)上形成開口。在圖11子 母個翼基部構件27傾斜成，每個翼 自中， 越靠近開放側推力面3b，則沿轉子3的旋轉方=一±部分 =:=部分就越往後側。每個翼以 。轉 彳疋轉方向♦時的前側具有傾斜的平 :坦面以如下方式構成’傾斜的平坦面 越::此 放側推力面3b，則沿轉子3的旋轉方向看時，傾^ =開 =的此部分就越往後側。傾斜的平坦面用來作為弓i = 此外’在圖7B巾，每個翼基部構件2 轉子3的旋轉軸_弧形，從而每個翼基部=凸向 細靠近職力“，麻轉子3的_方向^部 子的此部分就越往後側。因此，每個翼守基 化轉子3的旋轉方向看時的前側具有弧、 ===的一部分越靠近開放側推力面二 轉子的％轉方向看時，弧形面的此部分就越往後 16 1332056 26625pif 側。.弧形面用來作為引導面29。 為V形，其中，在開放側推力面（也就是，上 3b側上的每個翼基部構件27的前_ 力^ .=坦：，此平坦面以如下方式構成，平4=^ 罪近上或下推力面3b ’則沿轉子3的旋轉方向看時，平坦 面的此部分就越往後侧。平坦面用來作為引導面Μ • =3二至圖70中，每個翼基部構㈣沿轉子3的 端面與開放側推力面（也就是，上推力面） 37A至圖7C所示，在每個翼基部構件27沿轉子 . 的疑轉*向看時的前側上形成引導面29。因此，隨著轉 :破驅動轉，騎在每個基勒槽Μ巾的工作流體中 备個舅更如圖7A至圖7C中箭號所示，沿引導面29從 槽28流向開放側推力面3b。因此，工作流 • 她:::力二並且工作室5中的工作流體經由出通口7 6A至圖6C的實施例所示，圖7A至圖7C的實 =抱:以如下方式構成，每個翼基部凹槽28沿轉子3 口，以的兩端分別在轉子3的兩個推力面上形成開 媸子宝）+ 3的每個翼基部_ 28巾的卫作流體分別與 接觸。^對轉子3的上和下推力面的内頂面处和内底面 此外，如圖8A至圖8B所示，同樣較佳的是，每個翼 1332056 26625p\f 基部構件27沿轉子3的旋轉方向看時的前側被形 义 側沿轉子3的推力方向的中央部分定位於前船相= 端部的沿轉子3的旋轉方向看時的後側。在圖8八 曲面30是透過將每個翼基部構件27形成為_ / 在圖8B中，彎曲面30是透過將每個翼基部構件 截面形成為V形而形成。 只 如圖8A和圖8B所示，每個翼基部構件2?沿轉子3

的旋轉方向看時的前侧面被形成為，前側面沿轉子3的推 力方向的中央部分定位於前側面的兩個相反端部的沿轉子 3的旋轉方向看時的後側。因而，隨著轉子3被驅動旋轉， 渦流在每個基部凹槽28中的工作流體中產生，以沿彎曲面 30沿轉子3的推力方向從兩個端側流向中央。因此，工作 室5中的I作流體的㈣增加，並且工作流體可經由出通 口 7被有效地抽出。 此外如圖9所示，較佳的是，從轉子3的外周面3a 突出的每個翼基賴件27的自由端朝向轉子3的旋轉方向 的前側延伸。在如圖9所示的實例中，從轉子3的外周面 3a加轉子3的半方向突出的每個翼基部構件27的突出 端沿轉子.3猶轉方向看_向_彎曲。 j圖9所示’每個翼基部構件27的突出端沿轉子3 的沾方向看時朝向前_曲。 ft每個翼*基部凹槽28中的工作流體中從翼基 4構件^7的大出端流向基部端。結果，工作室$中的工作 抓體的壓力增加，從而卫作流體可以經由出通口 7被有效 1332056 26625pif 地抽出 的離所施加 (£® ω) 19 在不依靠轉子3的轉速之下可以可靠地二 面。而且’在上述實施例中，轉= 於fil令k 1Λ从、c OT 了方疋轉地適配 ==轴20。然而’运可以採取這樣的結構：將固定於轉

=的_軸適配成相對於轉子室2(並非是 ^ 丄上述實施例中’用於驅動轉子3旋』 動。卩疋由彼此磁相互作用的定子23和磁性 =以採用這樣的結構作為驅動部:固;二:: 蛉葦馬她區動旋轉。此外’在本發明實施例中的 輪茱泵1被絲作為將燃料添加至燃料電池的泵，但是並 不限於此。而且’工作碰可以是任何氣體或液體。

雖然關於較佳實施例繪示且說明了本發明，但是任何 所屬^術領域具有通常知識者，在不脫離本發明如後所述 的申請專利範圍所界定的範_，當可對本發明做出各種 更動和潤羊。 【圖式簡單說明】 透過結合所附圖式說明以下較佳實施例，將使本發明 的目的和特徵變得清楚。 Θ1、會示依照本發明實施例所述的典型輪葉泵的剖視 圖。 圖2緣示如圖1所示的輪葉泵的分解透視圖。 26625pif 圖3繪示轉子的翼基部構件的透視圖。 圖4A繪示沿圖】_Α·Α取得的垂直剖視圖。 圖4Β繪示沿圖！的線Β_Β取得的垂直剖視圖。 圖5 ♦示依照本發明另—實麵所述的輪葉泵 勺異基部構件的透視圖。 圖6A緣示翼基部構件附近的放大垂直剖視圖。 圖6B和圖6e繪示依照本發明另一實施例所述的輪葉 ^的翼基部構件附近的放大垂直剖視圖。 “ 圖7A至圖7C繪示依照本發明另一實施例所述的 果的轉子的翼基部構件的視圖。 ：、 圖8A至8B繪示依照本發明另一實施例所述的輪 的轉子的基部的視圖。 … 圖9緣不依照本發明另—實施騎述的輪葉泵的轉子 的翼基部構件的水平剖視圖。 圖10繪示習知輪葉泵的剖視圖。

【主要元件符號說明】 1 :輪葉泵 2 :轉子室 2a :轉子室的内周面 2b :轉子室2的内頂面 3 :轉子 3a :轉子的外周面 外：轉子的推力面（頂面） 4 :輪葉 2〇 26625pif 5 ： 工作室 6 ： 入通口 7 ： 出通口 10 殼體 11 上殼體 12 下殼體 13 襯墊 14 緊固件孔 15 上凹部 16 下凹咅P 17 環形件 1332056 17a :通孔 18 :軸承部 19 :輪葉槽 20 :旋轉軸 21 :軸固定部 22 :磁性體 23 :定子 26 :彈性構件 27 :翼基部構件 28 :翼基部凹槽 29 :引導面 30 :彎曲面 a:轉子的旋轉方向 1332056 26625pif

Claims (1)

1332056 26625pifl 修正日期:99年5月24曰 爲96146880號中文專利範圍無劃線修正本 十、申請專利範圍： 1. 一種輪葉泵，包括： 容納在轉子室中的轉子； 多個安裝在所述轉子上的輪葉，每個所述輪葉具有適 於與所述轉子室的内周面滑動接觸的前端； 被所述轉子室的内面、所述轉子的外周面和所述輪葉 所包圍的工作室，所述工作室適於隨著所述轉子被驅動旋 轉而經歷容積變化； 入通口，工作流體經由所述入通口被吸入容積正在辦 加的所述工作室； 曰 出通口，所述工作流體經由所述出通口從容 小的所述工作室排出；以及 在减 一個或多個翼基部構件，從所述轉子的所述外周面上 的位於該些彼此相鄰的輪葉之間的部分突出， 其中，引導面形成在每個所述翼基部構件的在所述轉 :的旋轉方向看時的前侧’所述引導面傾斜於所述轉 推力方向。 2.如申請專利翻第丨項所賴輪葉泵，其中，多個 件在所述轉子的®财向配置，並且從該些彼此 柄鄰的翼基部凹槽形成在該些彼此 推力面t的-面上形細π。 置其t如中請專利範圍第2項所述的輪葉泵，其中，所述 翼基部凹槽在該些所述推力面中的—面上形成開口； 23 1332056 26625pifl 修正曰期:99年5月24日 其中，配置在該些推力面中的所述一面的一侧的所述 引導面的至少一部分是以如T方式構成’越靠近所述推力 面中的所述一面的所述引導面的一部分’越往在所述轉子 的旋轉方向看時的後側。 4. 如申請專利範圍第1頊戒第2項所述的輪葉泵，其 中，所述引導面被形成為，所述前側在所述轉子的所述推 力方向的中央部定位於所述前側的兩個相反端部在所述轉 子的旋轉方向看時的後側。 5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的輪葉泵，其 中，從所述轉子的所述外周面突出的每個所述翼基部構件 的自由端，朝向所述轉子的旋轉方向的前側延伸。 6. 如申請專利範圍第1項所述的輪葉泵，其中，多個 翼基部構件在所述轉子的圓周方向配置，並且從該些彼此 相鄰的輪葉之間的部分突出；翼基部凹槽形成在該些彼此 相鄰的翼基部構件之間，並且在所述轉子的上推力面和下 推力面中的兩面上形成開口。 24