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(nèi)燃機(jī)的流體泵，其具有一電機(jī)，該電機(jī)具有一設(shè) 置在電機(jī)外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子和定子，其中，所述轉(zhuǎn)子至少抗扭地設(shè)置在一驅(qū)動軸 上， 一固定在驅(qū)動軸上的工作輪，至少一個導(dǎo)向葉輪，該導(dǎo)向葉輪在要輸送 的流體的流動方向上設(shè)置在所述工作輪的后面，以及一圍繞電機(jī)外殼、工作 輪和導(dǎo)向葉輪的泵外殼，并且在該泵外殼上的兩個軸向端部分別對置地設(shè)置 一壓力接管和一抽吸接管。
用于內(nèi)燃機(jī)的流體泵尤其被用作冷卻液回路中的冷卻液泵。雖然在過去 與電機(jī)的轉(zhuǎn)速存在直接的關(guān)聯(lián)，并且所述泵通過帶傳動或鏈傳動驅(qū)動，但在 更新的發(fā)動機(jī)中越來越多地使用轉(zhuǎn)速可調(diào)的、帶有縫隙管的電冷卻液泵，以 便實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代的熱管理。因此可以避免輸送功率的過剩，從而可以，比如說在 冷啟動之后更快地加熱內(nèi)燃機(jī)。輸送量可以根據(jù)實(shí)際需要的冷卻功率調(diào)節(jié)。
例如MTZNr. 11 2005年(872-877頁)公開了 一種這一類型的泵。這種電 冷卻液泵包括一作為驅(qū)動裝置的EC-電機(jī)，并且具有一帶有軸向入口和切向 出口的泵頭部。然而，在此使用的部件，并且尤其是外殼部分對泵的功率消 耗來說太大，因此必須使用較大的驅(qū)動電機(jī)。
因此，US2002/0106290 Al公開了一種半軸流式電流體泵，在電機(jī)的功 率消耗相同時，使用這種半軸結(jié)構(gòu)使該電機(jī)為達(dá)到更大的轉(zhuǎn)速可被設(shè)計得更 小，從而可以在更小的結(jié)構(gòu)下達(dá)到相同的輸送量。該電流體泵具有完全包封 的電機(jī)，在所述電機(jī)的外側(cè)設(shè)計有一導(dǎo)向葉輪。然而，在流動方向上看，在 導(dǎo)向葉輪后面形成有防止與電子單元建立電接觸的障礙。
在工作輪側(cè)，整個電機(jī)通過密封件相對環(huán)境密封。在轉(zhuǎn)動的部件上的這 類密封到何種程度才算足夠至少還有爭議。
泵的外殼設(shè)計為兩部分，并且具有不同的階梯和用于電接觸的通孔。根 據(jù)所希望的最高輸送量來開發(fā)不同的電機(jī)和外殼。
由于導(dǎo)向葉片較短，很可能無法實(shí)現(xiàn)完全沒有渦旋的流動。此外，因用 于電接觸的通孔造成的壓力損失也相當(dāng)高，因此，相對電機(jī)的功率消耗的增 益由于出現(xiàn)的壓力損失而被部分削弱。
因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，以盡可能小的壓力損失實(shí)現(xiàn)一沒 有渦旋的流出，并且在減小尺寸的同時提高效率。此外就是在使用相同的外 殼部分時可以實(shí)現(xiàn)不同的最高輸送功率。
該技術(shù)問題由此解決，即，壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分具有一出口導(dǎo)流裝置。 通過該出口導(dǎo)流裝置可以實(shí)現(xiàn)幾乎完全無渦旋的流動，因此，流動速度的切 向分量的動能以小的摩擦損失轉(zhuǎn)化為壓力能，這提高了流體泵的效率。因此， 為了獲得相同的輸送量，也可以減小電機(jī)的尺寸。
在一種進(jìn)一步發(fā)展的實(shí)施形式中，出口導(dǎo)流裝置通過回導(dǎo)葉片形成，該 回導(dǎo)葉片與壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分一體地制造，并且構(gòu)造在所述電機(jī)外殼部
分的表面上，因此不需要其它的部件，并以小的能量損失保證了沒有渦旋的 流動。回導(dǎo)葉片用于無較高壓力損失地將切向流動分量轉(zhuǎn)化為軸向流動分 量。效率被提高，且部件數(shù)目減少。
壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分優(yōu)選在流動方向上壓縮地設(shè)計，并且被相應(yīng)成型 的壓力側(cè)的泵外殼部分包圍。由此，回導(dǎo)葉片在其徑向端部通過泵外殼限定 邊界，從而可靠地避免了葉片的溢流。
在壓力側(cè)的泵外殼部分設(shè)計一個槽是有利的，回導(dǎo)葉片的徑向端部伸入 所述槽中。這通過防止葉片的溢流再次減小了流動阻力，并且確定了電機(jī)外 殼部分相對泵外殼部分的位置，因而再度避免了裝配錯誤，因為所述槽在裝 配時用作導(dǎo)向槽。
在一種進(jìn)一步發(fā)展的實(shí)施形式中，通過將所述壓力側(cè)的泵外殼部分推套 到所述壓力側(cè)的電機(jī)外殼上，所述壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分可在中間墊設(shè)有一 密封件的情況下被推入一軸向毗鄰的電機(jī)外殼部分的容納孔中，其中，通過 將所述壓力側(cè)的泵外殼部分固定在一相對所述軸向毗鄰的電^L外殼部分位 于徑向外部的泵外殼部分上來固定所述壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分。相應(yīng)地，不 必使用固定元件來固定壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分。僅通過泵外殼的固定就能保 證電機(jī)外殼密封地固定，從而降低裝配費(fèi)用。
壓力側(cè)的泵外殼部分優(yōu)選具有一法蘭，流體泵可通過該法蘭固定在內(nèi)燃 機(jī)上。由于泵外殼部分的簡單性，壓力接管可與所述法蘭一體地制造，因此， 流體泵可以不用附加的中間導(dǎo)管例如直接法蘭連接固定在電機(jī)外殼上。
尤其有利的是，如果多個流體泵通過法蘭連接串聯(lián)，其中，所述法蘭被 設(shè)計在第 一泵的壓力側(cè)的泵外殼部分以及設(shè)計在接在下游的泵的抽吸側(cè)的
泵外殼部分上。為實(shí)現(xiàn)所要求的更高的最大體積流量，可以無附加部件地串 接。這尤其可通過出口接管內(nèi)借助出口導(dǎo)流裝置形成的無渦旋流動實(shí)現(xiàn)。因 此，在緊湊的結(jié)構(gòu)空間內(nèi)，可以在無需重新設(shè)計、不更換部件且電機(jī)大小不 同的情況下創(chuàng)造不同的輸送流量。由此可以降低成本。
因此，創(chuàng)造了一種流體泵，該流體泵在流出時提供一種沒有渦旋的流動， 并且以小的壓力損失工作，所述壓力損失由摩擦或類似原因?qū)е?。這提高了 效率，因為大部分動能實(shí)際上轉(zhuǎn)化為壓力能。通過串聯(lián)連接可以以相同的部 件，在小的結(jié)構(gòu)空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同的輸送功率。
本發(fā)明的一種實(shí)施形式已在附圖
示出，并在下文加以說明。
圖中以剖視圖示出了 一按本發(fā)明的流體泵的側(cè)視圖。
圖中所示的流體泵，尤其適合用作內(nèi)燃機(jī)中的冷卻泵，其由一電子控制
的電機(jī)1驅(qū)動，所述電機(jī)由一定子2以及一設(shè)置在驅(qū)動軸3上的轉(zhuǎn)子4組成。 在驅(qū)動軸3的軸向端部設(shè)置有一工作輪5，該工作輪設(shè)計為半軸流式，并且 通過其轉(zhuǎn)動將要輸送的流體，尤其是冷卻液從抽吸接管6基本上軸向地通過 流體泵輸送至壓力接管7。
電機(jī)1設(shè)置在電機(jī)外殼內(nèi)，該電機(jī)外殼由一抽吸側(cè)的第一電機(jī)外殼部分 8和一壓力側(cè)的第二電機(jī)外殼部分9組成。驅(qū)動軸3穿過抽吸側(cè)的電機(jī)外殼 部分8，工作輪5設(shè)置在所述驅(qū)動軸上。為此，抽吸側(cè)的電機(jī)外殼部分8具 有一孔10,其中設(shè)置有用于支承驅(qū)動軸3的第一軸承11。從抽吸側(cè)看，一 陶瓷的推力滑動軸承12和橡膠軸環(huán)13以及一間隔件14位于第一軸承11后 面。通過這種組裝實(shí)現(xiàn)電機(jī)1的驅(qū)動軸3在工作輪一側(cè)被足以緩沖震動地支 承。間隔件用于加長第一軸承11與第二軸承15的間距，因此可以更好地平 衡用于容納軸承的孔IO在制造時的角度誤差。在間隔件14后面又在軸上設(shè) 置有一轉(zhuǎn)子疊片16，該轉(zhuǎn)子疊片具有在軸向延伸的槽，所述槽用于容納磁體 17,所述》茲體以〃i^知的方式與一定子繞組18相匹配。轉(zhuǎn)子4軸向和徑向通 過包封19限定邊界。定子繞組18巻繞在一絕緣體20上，并且以公知的方 式在軸向限定一定子疊片21。為閉合;茲回路，該定子疊片21形狀閉合地與 磁扼22連接。該磁軛22抵靠在一止擋23上，該止擋設(shè)計在第一抽吸側(cè)的 電機(jī)外殼部分8的內(nèi)表面上。
轉(zhuǎn)子4通過一縫隙管24與定子2分開，該縫隙管在泵的抽吸側(cè)抵靠在 抽吸側(cè)的電機(jī)外殼部分8的一相應(yīng)容納孔25中，并且其對置的軸向端部又
設(shè)置在壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分9、的相應(yīng)容納孔26中。因此，定子2同其敏 感的繞組18位于一由兩個電機(jī)外殼部分8和9以及所述縫隙管24分隔出的 干燥空間內(nèi)。
在縫隙管24的壓力側(cè)端部設(shè)置有一閉鎖件27,其中設(shè)置有用于支承驅(qū) 動軸3的第二軸承15。該閉鎖件27的軸向通過壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分9固 定，所述電機(jī)外殼部分在中間有一密封件28的情況下設(shè)置在抽吸側(cè)的電機(jī) 外殼部分8的容納孔29內(nèi)。
定子繞組18的接觸經(jīng)由一孔30沿徑向穿過壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分9。 為了防止由這種額外的內(nèi)裝構(gòu)件引起的如現(xiàn)有技術(shù)中所知的流動損失，該孔 被引導(dǎo)穿過支撐肋31，而該支撐肋對于泵外殼的足夠的強(qiáng)度及其固定是必要 的。為此，支撐肋31具有足夠的寬度，并且構(gòu)造為類似機(jī)翼狀，因此不會 產(chǎn)生橫截面的收縮?，F(xiàn)在， 一沒有示出的電接觸元件能穿過所述孔30導(dǎo)引 至一個同樣沒有示出的電子單元，該電子單元用于控制電機(jī)1。
在所示的實(shí)施形式中，支撐肋31這樣地成型，即，該支撐肋同時用作 導(dǎo)向葉輪，因此直接在工作輪5后面不需要額外的導(dǎo)向葉輪。這使得抽吸側(cè) 的電機(jī)外殼8與支撐肋和位于徑向外部的圓柱狀泵外殼部分32可以簡單地 一體地制造。該泵外殼部分32包圍位于徑向內(nèi)部的電機(jī)外殼部分8以及整 個電4幾1。
在外殼部分8、 31、 32的下游側(cè)和上游側(cè)分別在中間有一密封件50的 情況下借助于螺紋連接固定有兩個相同的泵外殼部分33, 34。在流動方向上 擴(kuò)張的抽吸側(cè)的泵外殼部分33包括設(shè)計為圓柱狀部段35的抽吸接管6以及 一連接在其上的、擴(kuò)張的部段36。在第一部段35和第二部段36之間的過渡 區(qū)域37內(nèi)設(shè)置有流體泵的半軸流式工作4侖5。在本實(shí)施形式中，在擴(kuò)張的部 段36上連接有設(shè)計得更短、直徑更大的圓柱狀部段38，以便實(shí)現(xiàn)至圓柱狀 泵外殼部分32的平滑過渡。
相應(yīng)地，^Mv流動方向上看，壓力側(cè)的泵外殼部分34也具有收縮的部段 和圓柱狀部段，其中，由于各部分的一致性而使用相同的附圖標(biāo)記。
此外，在相同的泵外殼部分33， 34上設(shè)計有槽39，回導(dǎo)葉片41的徑向 端部40嵌入所述槽中。該回導(dǎo)葉片41用作出口導(dǎo)流裝置42,借助于該裝置 可在壓力接管7后面實(shí)現(xiàn)完全沒有渦流的流動。該出口導(dǎo)流裝置42構(gòu)造在 壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分9的表面43上，并且由此是必要的，因為用作導(dǎo)向 葉輪的支撐肋31設(shè)計得相當(dāng)短，并且在流體泵的這些區(qū)域內(nèi)通常不能實(shí)現(xiàn)
完全沒有渦旋的流動。此外，壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分9可以用塑料制成，而
抽吸側(cè)的電機(jī)外殼部分則盡可能用鋁制成，因而更貴。該區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)向葉輪
的實(shí)施需要一種相對昂貴的制造方法，而塑料外殼部分9上的出口導(dǎo)流裝置 的制造簡單并且廉價。
通過槽39同時確定了壓力側(cè)的泵外殼部分34相對壓力側(cè)的電機(jī)外殼部 分9的位置。在泵組裝時，當(dāng)用于將壓力側(cè)的泵外殼部分34固定在圓柱狀 泵外殼部分32的螺栓被擰緊時，壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分34通過回導(dǎo)葉片40 將電機(jī)外殼部分9相對電機(jī)外殼部分8壓緊或者壓入電機(jī)外殼部分8的容納 孑L 29內(nèi)。此外，電機(jī)外殼部分9借此相對閉鎖元件27或縫隙管24被壓緊， 因此不需要對兩電機(jī)外殼部分8， 9作額外的固定。
在泵運(yùn)行時，要輸送的流體，尤其是冷卻液借助由數(shù)個工作輪葉片44 組成的工作輪5的轉(zhuǎn)動被輸送通過泵外殼32、 33、 34之間的空間以及電機(jī) 外殼8和9，流經(jīng)支撐肋31，在此， 一部分渦旋已經(jīng)由于支撐肋作為導(dǎo)流葉 片的功能而被消除，并進(jìn)一步通過出口導(dǎo)流裝置42，在該出口導(dǎo)流裝置中流 動時存在的渦旋被完全消除，因此，耗費(fèi)的能量可以盡可能完全地轉(zhuǎn)化為壓 力能并從而轉(zhuǎn)化為軸向流動，而不會導(dǎo)致大的摩擦損失。
在工作輪5后面， 一部分流體流過孔45，該孔設(shè)計在抽吸側(cè)的電機(jī)外殼 部分8上。另 一部分流體也在工作輪5后面流至驅(qū)動軸3,并且在此流過第 一軸承11和驅(qū)動軸3之間，從而使得存在的滑動軸承得到足夠地潤滑。因 此，在轉(zhuǎn)子腔內(nèi)的冷的流體又在驅(qū)動軸3和第二軸承15之間輸送以及通過 閉鎖元件27中的不可見的孔輸送到一位于其后的空間46。該空間46通過另 一孔47與位于其后的空間連通，所述孔47軸向地延伸穿過壓力側(cè)的電機(jī)外 殼部分9。因此，既形成了軸承l(wèi)l、 15的潤滑也可能冷卻并排出轉(zhuǎn)子腔內(nèi)可 能存在的空氣量。
這種半軸流式泵的特征在于，其可以構(gòu)造得非常小，因為，該泵在功率 消耗相同時，可以通過與公知的泵相比更小的電機(jī)尺寸和更高的轉(zhuǎn)速獲得相 同的輸送功率。這尤其通過在這種設(shè)計中極端減少的壓力損失實(shí)現(xiàn)，但也可 以通過半軸流式結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。
此外，這類泵的制造可以非常低廉，因為不同設(shè)計的部件變得更少。這 同時減少了裝配時可能出現(xiàn)的錯誤。省去額外的導(dǎo)向葉輪以及在支撐肋上集
成電接觸件可以避免使用額外的零件并且減少壓力損失。從而在總體上達(dá)到 更高的效率。
基于泵外殼部分33、 34的簡單性，自然也可以為它們配備設(shè)置在壓力 接管或抽吸接管上的法蘭。由此既可以直接在電機(jī)外殼上建立連接，也可以 為提高輸送的流體體積流量串聯(lián)多個泵。這尤其由此實(shí)現(xiàn)，即，通過出口導(dǎo) 流裝置42產(chǎn)生沒有渦旋的流動，因此接在下游的泵的工作輪5可以直接地 迎流，而沒有能量損失。因此在要求雙倍功率時，也不必構(gòu)造一個帶有更大 電機(jī)的泵，而是由于部件相同，簡單地將需要的相應(yīng)數(shù)目的泵依次連接。
由于尤其是抽吸側(cè)的泵外殼部分的簡單性，也可以考慮將該泵外殼部分 與閥外殼部分一體地構(gòu)造，因此，泵外殼部分33例如具有一用于旁路或一 集成的恒溫器閥的接納件。 一環(huán)狀滑閥的部分外殼也可以與抽吸側(cè)的泵外殼 部分33 —體地制造。
要指出的是，在附圖所示的實(shí)施例中僅僅涉及本發(fā)明的一種實(shí)施形式， 在不偏離權(quán)利要求的保護(hù)范圍的情況下，可在各個方面改變其結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的流體泵，帶有一電機(jī)，其具有一設(shè)置在電機(jī)外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子和一定子，其中，所述轉(zhuǎn)子至少抗扭地設(shè)置在一驅(qū)動軸上，一工作輪，其固定在所述驅(qū)動軸上，至少一個導(dǎo)向葉輪，在要輸送的流體的流動方向上，該導(dǎo)向葉輪設(shè)置在所述工作輪的后面，以及一泵外殼，該泵外殼包圍所述電機(jī)外殼、所述工作輪和所述導(dǎo)向葉輪，并且在所述泵外殼上軸向的兩端對置地設(shè)置一壓力接管和一抽吸接管， 其特征在于， 一位于壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分(9)具有一出口導(dǎo)流裝置(42)。
2. 按權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)的流體泵，其特征在于，所述出口導(dǎo) 流裝置(42)由回導(dǎo)葉片(41)形成，所述回導(dǎo)葉片與所述位于壓力側(cè)的電機(jī)外 殼部分(9)一體地制造，并且設(shè)計在所述電機(jī)外殼部分的表面(43)上。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的用于內(nèi)燃機(jī)的流體泵，其特征在于，所述壓 力側(cè)的電機(jī)外殼部分(9)設(shè)計為在流動方向上收縮，并且被一相應(yīng)成型的壓力 側(cè)的泵外殼部分(34)包圍。
4. 按權(quán)利要求1至3之一所述的用于內(nèi)燃機(jī)的流體泵，其特征在于，在 所述壓力側(cè)的泵外殼部分(34)上設(shè)計有槽(39)，所述回導(dǎo)葉片(41)的徑向端部 (40)嵌入所述槽中。
5. 按權(quán)利要求4所述的用于內(nèi)燃機(jī)的流體泵，其特征在于，通過將所述 壓力側(cè)的泵外殼部分(34)推套到所述壓力側(cè)的電機(jī)外殼(9)上，所述壓力側(cè)的 電機(jī)外殼部分(9)可在中間墊設(shè)有一密封件(28)的情況下被推入一軸向毗鄰 的電機(jī)外殼部分(8)的容納孔中，其中，通過將所述壓力側(cè)的泵外殼部分(34) 固定在一相對所述軸向毗鄰的電機(jī)外殼部分(8)位于徑向外部的泵外殼部分 (32)上來固定所述壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分(9)。
6. 按權(quán)利要求1至5之一所述的用于內(nèi)燃機(jī)的流體泵，其特征在于，所 述壓力側(cè)的泵外殼部分(34)具有一法蘭，所述流體泵可通過該法蘭固定在一 內(nèi)燃機(jī)上。
7. 按權(quán)利要求1至5之一所述的用于內(nèi)燃機(jī)的流體泵，其特征在于，多個流體泵通過法蘭連接串聯(lián)，其中，所述法蘭設(shè)計在第一流體泵的壓力側(cè)的 泵外殼部分(34)和接在下游的另一流體泵的抽吸側(cè)的泵外殼部分(33)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有半軸流式結(jié)構(gòu)的電流體泵，其中，壓力側(cè)的電機(jī)外殼部分(9)具有一出口導(dǎo)流裝置(42)。通過所述出口導(dǎo)流裝置(42)可以實(shí)現(xiàn)幾乎完全無渦旋，因此，流動速度的切向分量的動能以小的摩擦損失轉(zhuǎn)化為壓力能。這提高了流體泵的效率。因此，在輸送量相同時，也減小了電機(jī)的尺寸。
文檔編號F04D29/54GK101365884SQ200680050712
公開日2009年2月11日 申請日期2006年10月10日 優(yōu)先權(quán)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(zé)任公司