專利名稱：流體泵的制作方法
流體泵
本發(fā)明涉及一種用于內燃機的流體泵，包括電動機、固定在驅動軸上的 葉輪、至少一套導向葉片和泵殼體，該電機具有定子和布置在電機殼體內的 轉子，該轉子至少被抗扭地布置在驅動軸上，所述至少一套導向葉片沿被輸 送流體的流動方向布置在葉輪后面，所述泵殼體包圍電機殼體、葉輪和導向 葉片，且在該泵殼體上的沿軸向對置的端部分別設有壓力接管和進入口接 管。
用于內燃機的流體泵特別用作冷卻回路中的冷卻液泵。然而，在過去， 通過帶或鏈驅動器驅動與所存在的發(fā)動機速度和泵的直接聯(lián)系，近來，發(fā)動
機越來越多地使用帶有罐(can)的電可變速冷卻液泵，以便實現(xiàn)現(xiàn)代的熱 管理(thermal management )。由此，可以防止過大的輸送速度，例如以使得 內燃機可以在冷啟動之后更快地熱起來。可根據實際需要的冷卻能力來控制
輸送量。
這種泵例如披露于MTZNo. 11， vol. 2005 (p. 872-877)。該電冷卻液泵包 括作為驅動單元的EC電機且具有帶有軸向入口和切向出口的泵頭部。其中 所使用的部件以及特別是殼體部分都相當大，以用于泵的動力輸入，因為必 須使用相對大的驅動電機。
由此，US 2002/0106290 AU皮露了一種半軸流式結構的電流體泵，通過 該泵，以相同的對電動機的動力輸入可以制造能獲得更高速度的更小的電動 機，以使得可以用更緊湊的結構獲得相同的輸送量。其包括被完全包圍的電 動機，帶有設置在其外倒的導向葉片。然而，在導向葉片后面，沿流動方向 看，形成障礙物，其防止與電子單元形成電接觸。
在葉輪側，整個電機用密封件與外界環(huán)境密封起來。這種密封在旋轉部 件處是否足夠至少是成問題的。
泵殼體分為兩部分，且具有各種梯級(step)和通孔，用于電接觸。取 決于所需的最大輸送量，必須設計不同的電動機和殼體。同樣，由于導向葉 片相當短，所以不會獲得完全無旋轉的流動。而且，壓力損失由于電接觸的 通路而相當高，以使得電動機的動力輸入的增益由于所發(fā)生的壓力損失而部
分i也^皮削弱(thwart )。
由于殼體部分的相對布置形式，殼體部分必須以高制造精度制造，殼體 必須被改裝為用于更高的輸送速度且不得不以更麻煩的方式來安裝。沒有運 用措施來防止在安裝時產生錯誤。
因此，本發(fā)明的目的是特別地構造泵的殼體，以使得可以補償制造缺陷， 使得不同部件的數(shù)量減少，以及使組裝誤差最小化。
該目的由此實現(xiàn)，即，流體泵設計為半軸流式泵，其泵的殼體具有至少 兩個相同的泵的外殼部分。這減少了不同部件的數(shù)量，并從而降低了實現(xiàn)高 效率時的費用。
在一補充的實施形式中，吸入側泵殼體部分和壓力側泵殼體部分相同地 設計，由此可簡單地建立吸入側和壓力側的泵殼體部分的連接，并且出現(xiàn)的 損耗小。由此，入口接管和壓力接管可以整合在這些部分中。而且，在生產 中這些是最大的且因此是最昂貴的部分。顯著的是，可以節(jié)約加工成本?？?以排除由于混淆安裝方向而造成的組裝錯誤。
相同的泵殼體部分優(yōu)選具有一第一圓柱狀區(qū)段，所述圓柱狀部段用作入 口接管或壓力接管，并且一擴張的區(qū)段連接在該圓柱狀區(qū)段上，所述擴張的 區(qū)段終止于一個更大直徑的圓柱形區(qū)段中。有助于對軸向相鄰的殼體部分的 連接且當流動偏轉時提供穩(wěn)定的低損耗的傳遞。由于在冷卻系統(tǒng)中入口接管 相對于壓力接管的位置，所以易于實現(xiàn)在冷卻系統(tǒng)中的安裝。給定要使用的 中心電動才幾的尺寸，則封裝尺寸最小化。
有利的是，在第一和第二區(qū)段之間的過渡區(qū)域中的吸入側泵殼體部分內 設置流體泵的葉輪。因此，不存在長的流入通道且能獲得很好的效率。不需 要額外的用于葉輪的空間。由此，僅需要很小的安裝空間。不需要很高的制 造精度。
在具體實施例中， 一套導向葉片布置在圓柱形泵殼體部分中，該圓柱形 殼體部分軸向地布置在兩個相同的泵殼體部分之間。這簡化了形狀且由此簡 化了相同泵殼體部分的制造，因為不需要在必要的導向葉片處直接鄰接內表 面。由此，制造精度降低。
因而，提供一種流體泵，其具有數(shù)目很少的不同部件，適于以筒單的方 式安裝且錯誤的可能性很小，且由于泵殼體部分的相同構造，減少加工且特 別是小批量生產時減少生產成本。 本發(fā)明的實施例示于附圖
中且在后文詳細描述。 附圖為根據本發(fā)明的流體泵的側面正視截面圖。
附圖中示出的流體泵，其特別適用于內燃機中的冷卻液泵，被電子整流 的電動機l驅動，該電動機由定子2和布置在驅動軸3上的轉子4形成。馬區(qū)
動軸3的軸向端設置有葉輪5，該葉輪具有半軸流式結構且通過其旋轉將要 被輸送的流體，特別是冷卻液，基本上軸向地從入口接管6經過流體泵輸送 到壓力接管7。
電動機1布置在電動機殼體中，該電動機殼體由第一吸入側電動機殼體 部分8和第二壓力側電動機殼體部分9形成。其上布置有葉輪5的驅動軸3 穿過吸入側電動機殼體部分8。為此目的，吸入側電動機殼體部分8具有孔 10,第一軸承11布置在該孔10中，用于支承驅動軸3。從吸入側看，在第 一軸承11后面設置有陶瓷的軸向滑動軸承12以及橡膠套筒13和間隔件14。 該組件允許獲得對電動機1驅動軸3的葉輪側的足夠振動緩沖。間隔件用于 加寬第一軸承11和第二軸承15之間的距離，由此在制造用于容納軸承的孔 10時導致的角度誤差可被更好地補償。
進而，在間隔件14后面，轉子疊片(rotorpack) 16布置在軸上，包括 軸向延伸的、用于容納磁體17的狹槽，該磁體本身以公知的方式與定子線 圈18相關。轉子4被包圍件19軸向地和徑向地限定住。定子線圏18纏繞 在絕緣體20上且本身以公知的方式軸向地界定了定子疊片(stator pack )21。 為了使磁回路閉合，該定子疊片21形狀配合地與磁軛22連接。該磁軛22 設置為靠著鄰接件23，該鄰接件形成在第一吸入側電動機殼體部分8的內表 面上。
轉子4通過置于泵的吸入側上的罐24與定子2分隔開，該罐位于吸入 側電動機殼體部分8的相應容納開口 25中，且該罐的相對的軸向端又布置 在壓力側電動機殼體部分9的相應容納開口 26中。帶有靈敏線圈( sensitive coil )18的定子2由此置于被兩個電動機殼體部分8和9以及罐24所分隔開 的干燥空間中。
在罐24的壓力側端處設置有封閉構件27，在該封閉構件中布置有第二 軸承]5,以支承驅動軸3。該封閉構件27通過壓力側電動機殼體部分9軸 向地緊固，插入有密封件28的該殼體部分9布置在吸入側電動機殼體部分8 的容納開口 29中。
定子線圈18經由孔30而被接觸，該孔沿徑向方向穿過壓力側電動^/L殼 體部分9。為了防止由于這種額外的內置器件造成流動損失，該孔被制造為
穿過支承肋31,如在已有技術中所公知的那樣，需要該肋來為泵殼體提供足 夠的強度以及用于安裝該殼體。為此目的，支承肋31足夠寬且形狀類似于 機翼，以使得沒有形成橫截面的收縮。由此，未示出的電接觸元件可以穿過 孔30到達電子單元(也未示出)，用于控制電動機l。
在所示的實施例中，支承肋31形成為使得它們同時用作導向葉片，以 使得在緊接著葉輪5之后不需要額外的導向葉片。這允許簡單地將吸入側電 動機殼體8制造成一個部件，帶有支承肋和圓柱形徑向外泵殼體部分32。該 泵殼體部分32包圍徑向內部的電動機殼體部分8，以及整個電動機1。
在殼體部分8、 31、 32的下游和上游，兩個相同的泵殼體部分33、 34 通過螺釘連接而緊固，密封件50插在其間。沿流動方向張開的吸入側泵殼 體部分33包括構造為圓柱形區(qū)段35的入口接管6，以及毗鄰的擴張區(qū)段36。 流體泵的半軸流式葉輪5布置在第一區(qū)段35和第二區(qū)段36之間的過渡部分 37中。在本發(fā)明的實施例中，擴張區(qū)段36被另一具有較大直徑的短圓柱區(qū) 段38毗鄰，以獲得至圓柱形泵殼體部分32的平滑過渡。
沿流動方向呈錐形的相應區(qū)段和圓柱形區(qū)段還設置在壓力側泵殼體部 分34處，由于部件是相同的所以使用相同的附圖標記。
而且，相同的泵殼體部分33、 34形成有溝槽39,回流葉片(recirculation vane) 41的軸向端40接合在在該溝槽中。這些回流葉片41用作傳導裝置 42，通過該裝置在壓力接管7的后面獲得完全不旋轉的流動。該傳導裝置 42形成在壓力側電動機殼體部分9的表面43上且變得很必要，因為用作導 向葉片的支承肋31制造得相當短且通常不會在流體泵的該部分中獲得完全 不旋轉的流動。而且，壓力側電動機殼體部分9可以由塑料材料制造，而 吸入側電動機殼體部分應可以用鋁制造且由此更昂貴。導向葉片在該部分 中的這種構造會需要相當昂貴的制造方法，而在塑料殼體部分9處的傳導 裝置制造起來簡單且經濟。
溝槽39還限定了壓力側泵殼體部分34相對于壓力側電動機殼體部分9 的位置。當泵被組裝且螺釘被緊固以將壓力側泵殼體部分34緊固到圓柱形 泵殼體部分32時，壓力側泵殼體部分34通過回流葉片40將電動機殼體部 分9壓靠在電動機殼體部分8上或壓入電動機殼體部分8的容納開口 29中。
進而，電動機殼體部分9由此分別壓靠封閉構件27和罐24，以使得不需要 對兩個電動機殼體部分8、 9進行額外的緊固。
當泵運轉時，具體由多個葉輪葉片44形成的葉輪5的旋轉將要被輸送 的流體，特別是冷卻液，輸送穿過泵殼體32、 33、 34和電動機殼體8和9 之間的空間，流體流過支承肋31,在該處由于它們用作導向葉片所以一部 分流動旋轉已經被消除，且流體繼續(xù)流動穿過傳導裝置42，在該處仍存在 流動的旋轉被完全消除，以使得能量消耗被盡可能完全地轉換成壓能 (pressure energy )且由此形成不會引起高摩擦損耗的軸向流動。
在葉輪5之后， 一部分流體流過形成在吸入側電動機殼體部分8中的孔 45。另一部分流體也在葉輪5之后流到驅動軸3，在該處其流過第一軸承 11和驅動軸3之間，以使得該處的滑動軸承被充分潤滑。由此，冷卻流體 處于轉子空間中，該流體被進一步在驅動軸3和第二軸承16之間輸送，以 及流過封閉構件27中的孔(未示出)并進入在其后面的空間46中。該空 間46經由另 一孔47與其后面的空間連通，該孔47軸向地延伸穿過壓力側 電動機殼體部分9。由此，軸承11和15的潤滑以及對轉子空間中可能存在 的空氣量的冷卻和排放的可能性都可以獲得。
該半軸流泵具體特點在于，其具有特別緊湊的結構，因為盡管與公知的 泵相比使用了更小尺寸的電動機和增加的速度，但用相同的動力輸入可以 獲得相同的輸送速度。這特別是通過極度減少這種設計中的壓力損失以及 通過半軸流式結構而獲得的。
而且，這種泵可以非常經濟地制造，因為存在較少的設計上不同的部件。 同時，這減少了在組裝過程中可能發(fā)生的誤差。通過省略掉額外的一套導 向葉片并通過將電接觸結合到支承肋，避免使用額外的部件且減少壓力損 失。由此，總的來說，可以實現(xiàn)更高的效率。
因為泵殼體部分33、 34的簡單性，當然還可以對其設置分別位于壓力 接管或入口接管處的法蘭。這允許與電動機殼體直接連接以及與串聯(lián)的多 個泵直接連接，以增加被輸送的流體體積。這一點是由于傳導裝置42形成 不旋轉的流動以使得下游泵的葉輪5可以被直接轉動起來而不會引起能量 損失而實現(xiàn)的。因此，當需要兩倍的泵輸送速度時，沒必要構建更大的帶 有相應的更大電動機的泵，而是由于部件相同，可以簡單地將相應的所需 數(shù)目的泵串聯(lián)連接。
可以理解，由于吸入側泵殼體部分33的簡單性，特別是由于與閥門殼
體部分整體地形成該泵殼體部分，使得泵殼體部分33可以包括用于旁路的 插座或整合的熱閥。環(huán)形滑動閥的殼體的部件還可與吸入側泵殼體部分33 整體地制造。
應注意，所示的實施例僅是本發(fā)明的一種可能實施例，其結構可以不脫 離所附權利要求保護范圍的情況下在多個方面進行改變。
權利要求
1、一種用于內燃機的流體泵，包括電動機，其帶有定子和布置在電動機殼體中的轉子，所述轉子至少抗扭地布置在驅動軸上，固定在所述驅動軸上的葉輪，至少一套導向葉片，其沿要被輸送的流體的流動方向布置在所述葉輪的后面，和泵殼體，其包圍所述電動機殼體、所述葉輪和所述導向葉片，且在該泵殼體上的沿軸向相互對置的端部設有壓力接管和入口接管，其特征是所述流體泵構造為半軸流式泵，其泵殼體(32、33、34)包括至少兩個相同的泵殼體部分(33、34)。
2. 如權利要求1所述的用于內燃機的流體泵，其特征是， 一吸入側泵殼 體部分(33)和一壓力側泵殼體部分(34)相同地設計。
3. 如權利要求l或2所述的用于內燃機的流體泵，其特征是，所述相同 的泵殼體部分(33、 34)分別包括一個用作入口接管或壓力接管(6、 7)的 第一圓柱形區(qū)段和一個與該第一圓柱形區(qū)段連接的擴張區(qū)段(36),所述擴 張區(qū)段終止于一個更大直徑的圓柱形區(qū)段(38)中。
4. 如權利要求1至3之一所述的用于內燃機的流體泵，其特征是，在所 述吸入側泵殼體部分(8)中，所述流體泵的葉輪(5)布置在所述第一圓柱 形區(qū)段和所述擴張區(qū)段(35; 36)之間的過渡區(qū)域中。
5. 如權利要求1至4之一所述的用于內燃機的流體泵，其特征是，所 述導向葉片(31)布置在一圓柱形泵殼體部分(32)中，所述圓柱形泵殼體 部分(32)軸向地位于所述兩個相同的泵殼體部分(33、 34)之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電的流體泵，具有半軸流式結構，泵殼體(32、33、34)具有至少兩個相同的泵殼體部分(33、34)。這減少了不同部件的數(shù)量且由此減少了成本，同時獲得高的運行效率。
文檔編號F04D29/58GK101356375SQ200680050658
公開日2009年1月28日 申請日期2006年10月10日 優(yōu)先權日2005年11月10日
發(fā)明者艾伯特·金斯特 申請人:皮爾伯格有限責任公司