專利名稱：葉輪和流體泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及ー種燃料泵，更具體地涉及ー種渦輪型燃料泵。
背景技術(shù)：
電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的泵可以用來泵送各種液體。在某些應(yīng)用中，例如在機(jī)動(dòng)車車輛中，電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的泵被用來從燃料箱向燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)泵送燃料。在這類應(yīng)用中，可以使用渦輪型燃料泵，所述渦輪型燃料泵具有帶多個(gè)葉片的葉輪。

發(fā)明內(nèi)容
ー種流體泵，其可以包括電動(dòng)馬達(dá)和泵組件，所述電動(dòng)馬達(dá)具有被驅(qū)動(dòng)以繞軸線旋轉(zhuǎn)的輸出軸，所述泵組件聯(lián)接到所述馬達(dá)的輸出軸。泵組件具有第一蓋和第二蓋以及接收在所述第一蓋和所述第二蓋之間的葉輪，在所述第一蓋和所述第二蓋之間限定了至少ー個(gè)泵送通道。葉輪由馬達(dá)的輸出軸驅(qū)動(dòng)以便旋轉(zhuǎn)，并且包括與至少ー個(gè)泵送通道相聯(lián)系的多個(gè)葉片。每ー個(gè)葉片都具有根部段和頂部段，并且從所述根部段的基部到所述頂部段的外邊緣的直線相對(duì)于所述葉輪的旋轉(zhuǎn)方向尾隨在從所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸到根部段的基部的直線后面以0°和30°之間的角度。ー種用于流體泵的葉輪，其包括轂，所述轂具有適于接收軸的開ロ，所述軸驅(qū)動(dòng)所述葉輪旋轉(zhuǎn)；與所述轂徑向隔開的中間環(huán)；和與所述中間環(huán)徑向隔開的外環(huán)；以及內(nèi)部葉片陣列和外部葉片陣列。所述內(nèi)部葉片陣列位于所述轂的徑向外側(cè)和所述中間環(huán)的徑向內(nèi)側(cè)。所述外部葉片陣列位于所述中間環(huán)的徑向外側(cè)。內(nèi)部陣列和外部陣列中的每個(gè)葉片都具有前表面和后表面，后表面相對(duì)于葉輪的預(yù)計(jì)旋轉(zhuǎn)方向在前表面之后被周向隔開。每一個(gè)葉片都具有根部段和頂部段，頂部段從根部段大致徑向朝外延伸，每ー個(gè)葉片都取向成使得從根部段的基部到頂部段的外邊緣的直線沿相對(duì)于葉輪的旋轉(zhuǎn)方向尾隨在從旋轉(zhuǎn)軸線延伸到根部段的基部的直線后面以0°和30°之間的角度?！N制造葉輪的方法，其包括形成一種葉輪，所述葉輪具有多個(gè)葉片且適于繞軸線旋轉(zhuǎn)；形成本體，所述本體限定了所述葉輪于其內(nèi)旋轉(zhuǎn)的葉輪腔的徑向外側(cè)壁，并且在所述葉輪被設(shè)置在所述側(cè)壁徑向內(nèi)側(cè)時(shí)機(jī)加工所述葉輪的軸向表面和所述本體，以提供所述側(cè)壁和所述葉輪兩者的相似的軸向厚度。


下面對(duì)示例性實(shí)施例和最佳模式的詳細(xì)描述將參考相應(yīng)的附圖進(jìn)行，其中圖I是示例性流體泵的剖視圖，其示出了所述流體泵的電動(dòng)馬達(dá)部分和泵送組件部分；圖2是流體泵的泵送組件的剖視圖，其示出了上蓋、下蓋和葉輪；圖3是上蓋的俯視圖；圖4是上蓋的側(cè)視圖；圖5是上蓋的剖視圖；圖6是上蓋的仰視圖，其示出了上蓋的下表面；圖7是下蓋的俯視圖，其示出了下蓋的上表面； 圖8是下蓋的側(cè)視圖；圖9是下蓋的剖視圖；圖10是下蓋的一部分的局部剖視圖，其示出了形成于其中的通風(fēng)通道；圖11是葉輪的透視圖；圖12是葉輪的俯視圖；圖13是沿著圖12中的線13-13剖取的葉輪的剖視圖；圖14是沿著圖12中的線14-14剖取的放大的局部剖視圖；圖15是沿著圖12中的線15-15剖取的放大的局部剖視圖；圖16是葉輪的一部分的放大的局部視圖；圖17是ー個(gè)修正的葉輪的放大的局部剖視圖；圖18是組裝在上蓋和下蓋中的葉輪的放大的局部剖視圖；圖19是替代性燃料泵的局部剖視圖，所述替代性燃料泵包括徑向圍繞葉輪的至少一部分的環(huán)。
具體實(shí)施例方式更具體地參考附圖，圖I示出了液體泵10,其具有可以由電動(dòng)馬達(dá)14驅(qū)動(dòng)以便旋轉(zhuǎn)的渦輪型或者葉輪泵組件12。泵10可以被用來泵送任意合適的液體，包括(并且為了后續(xù)描述的目的)機(jī)動(dòng)車燃料。在這個(gè)例子中，泵10可以被用在機(jī)動(dòng)車燃料系統(tǒng)中向車輛發(fā)動(dòng)機(jī)提供處于壓力下的燃料。燃料可以是任意合適的類型，且泵10可以被調(diào)整，以便用于所謂的“靈活燃料車輛”，所述靈活燃料車輛可以使用標(biāo)準(zhǔn)汽油以及例如基于こ醇的E85燃料之類的替代性燃料。馬達(dá)14和相關(guān)部件可以是常規(guī)的構(gòu)造，并且可以至少部分地被外部殼體或者套(或套筒)16封閉。泵組件12也可以至少部分地被套16封閉，其中馬達(dá)14的輸出軸18被接收在葉輪22的中心開ロ 20中，以便可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)葉輪22繞旋轉(zhuǎn)軸線24旋轉(zhuǎn)。如圖I和圖2所示，泵組件12可以包括第一蓋或下蓋28和第二蓋或上蓋26，它們保持在一起，并且基本上被套16包圍。在其中接收有葉輪22的葉輪腔30可以被限定在上蓋26的下表面32和下蓋28的上表面34之間。下表面32和上表面34可以是基本上平坦的或者平的，并且可以垂直于旋轉(zhuǎn)軸線24延伸。馬達(dá)輸出軸18可以延伸穿過上蓋26中的中心通道36，被聯(lián)接到葉輪22中的開ロ 20并穿過所述開ロ 20而伸出，軸18的端部由定位在下蓋28的盲孔40中的軸承38支撐。
ー個(gè)或多個(gè)燃料泵送通道46、48(圖I)被限定在葉輪腔30中。泵送通道46、48可以由葉輪22和上蓋26及下蓋28限定，并且位于它們之間。泵送通道46、48可以與入口通道42和出ロ通道44連通，并在它們之間延伸，使得燃料從入口通道42進(jìn)入到泵送通道46、48中，并從泵送通道46、48通過出口通道44而排出。在所示出的實(shí)施例中，提供了兩個(gè)泵送通道，其中內(nèi)部泵送通道46被設(shè)置在外部泵送通道48的徑向內(nèi)側(cè)。下蓋28(圖1、2、7-9)可以限定入口通道42的全部或者部分，燃料從流體存儲(chǔ)器或者燃料箱(未示出)經(jīng)過入口通道42流入到泵送通道46、48中。上蓋26 (圖1_6)可以限定出口通道44的全部或者部分，加壓的燃料從泵送通道46、48通過出口通道44排出。內(nèi)部泵送通道46可以由相對(duì)的槽部分地限定，其中ー個(gè)槽50(圖5和圖6)形成在上蓋26的下表面32中，另ー個(gè)槽52(圖7和圖9)形成在下蓋28的上表面34中。外部泵送通道48也可以由相對(duì)的槽部分地限定，其中ー個(gè)槽54 (圖5和圖6)形成在上蓋26的下表面32中，另ー個(gè)槽56(圖7和圖9)形成在下蓋28的上表面34中。槽50-56可以都對(duì)稱地成形和定尺寸，或者它們可以被不對(duì)稱地成形和/或定尺寸。例如，限定了內(nèi)部泵送通道46的部分的槽50、52在上、下蓋26、28中可以大體相同，但是與限定了外部泵送通道 48的部分的槽54、56不同。如圖10所示，通氣路徑59可以被提供給泵送通道46、48中的ー個(gè)或者兩者，以允許蒸汽從所述通道中逃逸或者排除。如圖2和圖7所示，入口通道42可以通向泵送通道46、48的進(jìn)ロ部分58，其中示出了外部泵送通道48的進(jìn)ロ部分。在進(jìn)ロ部分58中，泵送通道48的深度可以從相鄰于入ロ通道42處的較大深度變化成其下游的較小深度。入口通道42下游的通流面積的減小有利于在燃料流過泵組件12的該區(qū)域時(shí)增加燃料的壓カ和速度。在至少ー些實(shí)施例中，可以以大約0°和30°之間的角度Θ (圖2)來設(shè)置進(jìn)ロ部分。在ー個(gè)當(dāng)前優(yōu)選的應(yīng)用中，角度Θ為在大約13°和14°之間。如圖5、圖6、圖7和圖9所示，外部泵送通道48與內(nèi)部泵送通道46相比可以具有更大的截面面積。內(nèi)部泵送通道46與外部泵送通道48相比可以運(yùn)行在較低的切向速度和較高的壓カ系數(shù)下(因?yàn)閮?nèi)部泵送通道的較小半徑和較短的周長(zhǎng)的緣故)。為了減少內(nèi)部通道46的泄漏和/或回流，以及為了最大化輸出流量，相比于外部泵送通道48，可以為內(nèi)部泵送通道46采用較小的截面面積。泵送通道46、48可以周向地延伸或者延伸以小于360°的角度范圍，在某些應(yīng)用中，為繞旋轉(zhuǎn)軸線大約300-350°。這在上、下蓋26、28中提供了這樣的周向部分，S卩所述周向部分中沒有任何槽，并且在所述周向部分中在下蓋28的上表面34和葉輪的下表面60之間以及在上蓋26的下表面32與葉輪22的上表面62之間存在有限的軸向間隙。該沒有槽的周向部分可以被稱為剝離部分(stripper portion)或者分隔部65,其g在將泵送通道46、48的低壓入口端和這些泵送通道的高壓出口端隔離開來。另外，在內(nèi)部和外部泵送通道46、48之間，通?？梢詻]有或只有有限數(shù)量的交叉流體連通。泵送通道46、48之間的有限的交叉流體連通可以是期望的，以便在旋轉(zhuǎn)的葉輪22和靜止的蓋26、28之間提供潤(rùn)滑或流體軸承。如圖2所示，在至少ー個(gè)實(shí)施方式中，下本體28的表面34處的入口 42的徑向內(nèi)邊緣(以點(diǎn)X示出)可以與上本體26的表面32處的入口的徑向內(nèi)邊緣(以點(diǎn)y示出)徑向?qū)R。也就是說，連接點(diǎn)X和點(diǎn)I的直線可以與旋轉(zhuǎn)軸線平行。此外，下本體28的表面34處的出口 44的徑向內(nèi)邊緣(以點(diǎn)w示出)可以從上本體26的表面32處的出口 44的徑向內(nèi)邊緣(以點(diǎn)z示出)周向偏移以大約0°和20°之間，在一個(gè)應(yīng)用中當(dāng)前優(yōu)選的偏移為大約4°。此外，點(diǎn)X和y可以從點(diǎn)z周向偏移以大約10°到25°，在一個(gè)應(yīng)用中當(dāng)前優(yōu)選的偏移為大約23°。這些角度可以在平行于旋轉(zhuǎn)軸線并且延伸穿過所述標(biāo)記點(diǎn)的直線之間進(jìn)行測(cè)量來獲得。泵送通道46、48也可以由葉輪22部分地限定。如圖I和圖11_16所示，葉輪22可以大體為碟形部件，其具有相鄰于上蓋26的下表面32被接收的大體平坦的上表面62，和相鄰于下蓋28的上表面34被接收的大體上平坦的下表面60。葉輪22可以包括多個(gè)葉片64a、64b，每ー個(gè)葉片都與旋轉(zhuǎn)軸線24徑向隔開，并且在泵送通道46或48內(nèi)對(duì)齊。在所示出的提供了內(nèi)部和外部泵送通道的實(shí)施方式中，葉輪包括旋轉(zhuǎn) 通過內(nèi)部泵送通道46的葉片64a的內(nèi)部陣列66，和旋轉(zhuǎn)通過外部泵送通道48的葉片64b的外部陣列68。葉輪22的環(huán)形轂70可以被提供在葉片的內(nèi)部陣列66的徑向內(nèi)側(cè)，鍵孔或者非圓孔20可以被提供來接收馬達(dá)的輸出軸18，使得軸與葉輪一起繞軸線24共同旋轉(zhuǎn)。中間環(huán)72可以被徑向地限定在內(nèi)部葉片陣列66和外部葉片陣列68之間，外環(huán)74可以被提供或者形成在外部葉片陣列68的徑向外側(cè)。為了防止或者最小化內(nèi)部和外部泵送通道46、48之間的燃料流從而防止或者減少總體上的燃料泄漏，葉輪22的上表面62和下表面60可以分別被布置成與上蓋26的下表面32和下蓋28的上表面34緊密鄰近，并且可與它們處在流體密封關(guān)系中。葉片凹穴76a、76b可以形成在葉輪22上的每ー對(duì)相鄰葉片64a、64b之間，以及在中間環(huán)72和外環(huán)74之間。在附圖示出的例子中，內(nèi)部葉片陣列66和外部葉片陣列68兩者的葉片凹穴76a、76b在它們的上、下軸向表面上都是敞ロ的，使得葉片凹穴76a、76b與上槽和下槽50-56都流體連通。當(dāng)葉輪22被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)部和外部葉片陣列66、68相應(yīng)地推動(dòng)燃料通過周向延伸的內(nèi)部和外部泵送通道46、48。參考圖11-16，內(nèi)部葉片陣列66包括多個(gè)葉片64a，每ー個(gè)葉片都從內(nèi)轂70大致徑向朝外伸出到中間環(huán)72。外部葉片陣列68包括多個(gè)葉片64b，每ー個(gè)葉片都從中間環(huán)72大致徑向朝外伸出到外環(huán)74。這樣，中間環(huán)72將內(nèi)部葉片陣列66和外部葉片陣列68分隔開來。內(nèi)部和外部葉片陣列66、68的葉片64a、64b和中間環(huán)72、外環(huán)74可以軸向延伸相同的距離，在圖14和圖15中總體上用尺寸“ a”標(biāo)記。每ー個(gè)葉片64a、64b都可以具有如圖14和圖15上標(biāo)記的尺寸“b”所指示的期望的周向厚度。內(nèi)部葉片陣列66的葉片64a的形狀、取向以及其之間的間隔可以與外部葉片陣列68的葉片64b的形狀、取向以及其之間的間隔不同，或者在兩個(gè)葉片陣列中的葉片64a、64b的布置可以相同。在附圖示出的實(shí)例中，葉片64a、64b的形狀和取向在內(nèi)部和外部葉片陣列66、68中是相同的，但是內(nèi)部葉片陣列66在徑向上和周向上小于外部葉片陣列68，并且優(yōu)選地比所述外部葉片陣列具有更少的葉片?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖16，其中示出了內(nèi)部和外部葉片陣列66、68的局部的放大圖。下面的描述主要針對(duì)外部葉片陣列68，但也可應(yīng)用于內(nèi)部葉片陣列66，除非具有另外的聲明。在示出的實(shí)施方式中，葉輪22由馬達(dá)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(如圖16所看到的那樣以及如通過箭頭80所指示的那樣)，以使燃料通過入ロ 42輸入并通過出ロ 44在壓カ下排出。每ー個(gè)葉片64b都具有前表面82和相對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向周向設(shè)置在所述前表面之后的后表面84。如果需要的話，前表面82和后表面84的形狀可以相同，或者可以幾乎相同，使得葉片64b具有大體上均勻的周向厚度。如圖15所示，每個(gè)葉片64b可以具有大致V形的截面，其中，相鄰于葉輪22的各軸向表面60、62的端部在該葉片的軸向中間點(diǎn)86之前(即，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向向前傾斜)。圖14示出了內(nèi)部葉片陣列66的一些葉片64a的相似的圖示。這樣，葉片64a、64b可以被限定為具有從葉輪22的上表面62軸向延伸到中間點(diǎn)86的上半部分，和從中間點(diǎn)86軸向延伸到葉輪22的下表面60的下半部分。每ー個(gè)葉片64b的軸向中間點(diǎn)86尾隨在每一個(gè)葉片的相鄰于葉輪22的上表面62的部分的后面。并且，每ー個(gè)葉片64b的軸向中間點(diǎn)86也尾隨在每一個(gè)葉片的相鄰于葉輪22的下表面60的部分的后面。這提供了ー種如圖14和圖15的剖視圖中所示的大體上成凹形的葉片。優(yōu)選地，在截面上，葉片64a、64b的上半部分和下半部分兩者的前表面也是凹形的，而每ー個(gè)半體的后表面則是凸形的。在圖14和圖15中，葉片64b的上半部分和下半部分會(huì)聚在中間點(diǎn)86處，從而可以限定相對(duì)尖銳的過渡部分以及如上所述的V形。限定在每個(gè)葉片的上半部分和下半部分之間的角度β可以在60° -130°之間。經(jīng)修改的葉輪22’被示出在圖17中，其中每個(gè)葉片64b’的前表面82’在每個(gè)葉片的軸向中間點(diǎn)86’的區(qū)域中具有弧形或倒圓角區(qū)域88，從而在該區(qū)域中提供了更多呈U形而不是V形的區(qū)域。其半徑可以是在比沿著葉片軸向長(zhǎng)度的、在⑴葉片前表面82’和⑵相鄰葉片的后表面84’之間沿著任意方向上的最小間 隔(這里名義上標(biāo)記為尺寸“c”，在其他的設(shè)計(jì)中可以處于其他位置和角度)小90%到比其大50%之間。因此，作為非限制性示例，如果葉片凹穴76b’的最小長(zhǎng)度或距離是1mm，那么所述半徑可以是在O. Imm和I. 5mm之間。如圖2所示，角Ψ被形成在泵送通道46或48的進(jìn)ロ部分58和相關(guān)聯(lián)的葉片64a或64b的下半部分之間。優(yōu)選但并非必須地，對(duì)于泵送通道46和48以及相關(guān)聯(lián)的葉片64a和64b而言,角Ψ大于109°。在至少一些實(shí)施方式中，對(duì)于內(nèi)部泵送通道46和內(nèi)部葉片64a而言，角Ψ為在110°和120°之間，可以大約為114°。在至少ー些實(shí)施方式中，對(duì)于外部泵送通道48和外部葉片64b而言，角Ψ為在110°和125°之間，可以大約為121-122。。再次參考圖16，每ー個(gè)葉片64b都包括從中間環(huán)72向外延伸的根部段90(內(nèi)部陣列66中的葉片64a的根部段90從轂70朝外延伸，而不是從中間環(huán)72)。根部段90可以是直線的，或者近似直線的，如果需要的話，可以為在葉片64b的徑向長(zhǎng)度的大約10%和50%之間。根部段90可以與徑向直線92成α角延伸，所述徑向直線92從旋轉(zhuǎn)軸線24延伸通過葉片后表面84上的位于根部段90的徑向內(nèi)端處的點(diǎn)Α。角α可以為在大約_20°和10°之間，并且其被示出在徑向直線92和沿著葉片64b的后表面84上的根部段90延伸的直線93之間。小于O度的角指示了根部段90(因此，直線93)相比徑向直線92以及相對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向80向后傾斜。大于O度的角則指示了根部段90相比徑向直線92以及相對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)方向向前傾斜。在一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，α角大約為-3°，這意味著根部段90在徑向直線92的后方或者從徑向直線92向后成角度。每ー個(gè)葉片64b還包括頂部段96，其從根部段90的徑向外端延伸到外環(huán)74(內(nèi)部陣列66中的葉片64a的頂部段96延伸到中間環(huán)72，而不是外環(huán)74)。如圖所示，頂部段96是稍微彎曲的，使得其相對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向80是凸形的(當(dāng)從平行于旋轉(zhuǎn)軸線24的方向上看去吋)。因此，相對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向80，頂部段96的徑向最外部分在根部段90后面。角δ被形成在徑向直線92和直線98之間，直線98從葉片的后表面84上位于中間環(huán)72處的點(diǎn)A(即，根部段90的基部)延伸到葉片的后表面84上位于外環(huán)74處的點(diǎn)C(即，頂部段96的端部)。角S可以為在大約0°和-30°之間，其中O度角時(shí)與徑向直線92重合，小于O度的角指示了相對(duì)于旋轉(zhuǎn)方向80直線98尾隨在徑向直線92后面。在ー個(gè)當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例中，角δ大約為-12°，這意味著葉片64b在徑向直線92的后面或者從徑向直線92向后成角度。葉片64b的取向也可以參考從葉片64b的徑向中間點(diǎn)86處的點(diǎn)D延伸到點(diǎn)C的直線100來描述。直線100可以與徑向直線92形成ε角，且該ε角可以在大約5°和45°之間的范圍中。如果需要的話，頂部段96可以具有被ー個(gè)在2mm和30mm之間的范圍內(nèi)的假想半徑限定的大體一致的曲率。在至少ー個(gè)實(shí)施方式中，沒有葉片64b的部分相對(duì)于葉輪的旋轉(zhuǎn)方向延伸在徑向直線92的前方，或者領(lǐng)先于直線92。葉片的頂部段96可以比根部段90延伸在徑向直線92的更后方。如圖16和圖18所示，肋或者分隔部100在相鄰的葉片之間周向延伸，其具有軸向居中于葉輪的表面60和62之間的尖端102。肋100可以徑向地向外延伸，并且可以在與其相關(guān)的葉片的徑向范圍的大約1/4和1/2之間延伸。如圖18所示，優(yōu)選但并非必需的，每一個(gè)槽的截面上都具有平直部段104、第一彎曲部段106、底部平直部段108、第二彎曲部 段110、和平直部段112。每個(gè)平直部段104、112可以與葉輪22的相鄰表面垂直，平直部段108可以與葉輪的相鄰表面平行。彎曲部段106和110可以具有相同長(zhǎng)度的半徑和不同的圓心，并且在每個(gè)彎曲部段兩端都平滑地融入到鄰接的平直部段中。如圖18所示，每個(gè)內(nèi)部葉片64a的軸向?qū)挾菶相對(duì)于其泵送通道46的軸向?qū)挾菷可以(但非必需地)具有F/E <0.6的關(guān)系。每個(gè)外部葉片64b的軸向?qū)挾菺相對(duì)于其泵送通道48的軸向?qū)挾菻可以具有H/G > O. 76的關(guān)系。優(yōu)選但非必需地，在包含葉輪軸線24的平面中，包括相關(guān)聯(lián)的葉片64a或64b的面積的泵送通道46或48的面積A2相對(duì)于其相關(guān)聯(lián)的葉片64a或64b去除其肋100的面積的面積A1的比率為A2A1 < I. O。在至少ー些實(shí)施例中，對(duì)于內(nèi)部通道46和內(nèi)部葉片64a，A2A1 ^ O. 7，對(duì)于外部通道48和外部葉片 64b, A2A1 く O. 9。在操作中，葉輪22的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致燃料通過與內(nèi)部和外部泵送通道46、48相連通的燃料入口通道42流入到泵組件12中。旋轉(zhuǎn)的葉輪22從入口 42向燃料泵送通道的出ロ 44移動(dòng)燃料，并沿著該路徑増加燃料的壓力。一旦所述燃料到達(dá)了泵送通道46、48的環(huán)端，則此時(shí)的加壓燃料將通過燃料出ロ通道44離開泵組件12。由于流體壓カ在泵組件12的入口和出口之間增加，所以使葉片64a、64b取向成使得它們向后傾斜(即如上所述，它們尾隨在徑向直線92后)，改善葉片凹穴76a、76b和泵送通道46、48內(nèi)的流體循環(huán)，這是因?yàn)槿~片凹穴76a、76b的上游的較高壓カ有助于徑向向外地移動(dòng)流體，因?yàn)楫?dāng)頂部段96尾隨在根部段90后時(shí)，頂部段96處的流體壓カ可能會(huì)稍微低于根部段90處的流體壓カ。如果頂部段96提前到根部段90前方，那么在徑向向外定位的頂部段處的壓力會(huì)大于在根部段處的壓力，并且這在至少ー些實(shí)施例中傾向于抑制流體的循環(huán)和向外流動(dòng)。此外，以不同于頂部段96的角度來對(duì)根部段90取向，并且通常以比頂部段稍微小的尾隨角來進(jìn)行取向，這有助于移動(dòng)處在泵送通道46、48的低壓入口區(qū)域中的流體。要確信的是，越徑向取向的根部段90傾向于軸向地提升流體并且改善在入口區(qū)域中的流體的流動(dòng)和循環(huán)。在流體是熱的、或稀少的、或是湍流從而可能導(dǎo)致蒸汽的形成或其它低效狀況的情形中，這傾向于改善泵組件12的性能。
因此，在一方面中，可以認(rèn)為根部段被設(shè)計(jì)成改善低壓和熱流體的性能，而頂部段被設(shè)計(jì)成用于改善的較高壓力的性能。利用這些性能特性，葉輪和泵組件很好地適用于各種流體，包括揮發(fā)性的燃料，例如無鉛汽油，和基于こ醇的燃料，例如現(xiàn)在正使用在機(jī)動(dòng)車輛中的燃料。如圖1-6所示，上蓋和下蓋中的一者或兩者可以具有一體的、徑向向外定位且周向和軸向延伸的凸緣35 (在該實(shí)施例中其示出在上蓋26上)，其限定了葉輪腔的側(cè)壁或者邊界，并且可以與所述蓋形成為一件?？商娲?，分隔環(huán)150可以設(shè)置在上、下蓋26’和28’之間并環(huán)繞葉輪22”，如圖19所示(圖19示出了ー種不同的泵，其具有與上面所描述的其它實(shí)施例不同類型的葉輪。圖19中的葉輪僅具有ー個(gè)葉片陣列，但是其他葉片陣列也可以被提供。圖19被提供來主要用于其對(duì)環(huán)150進(jìn)行的描述)。利用分隔環(huán)150或者一體的凸緣35，葉輪22、22’、22”可以在相對(duì)于所述環(huán)或所述凸緣處于就位時(shí)被機(jī)加工，從而使得葉輪的表面和所述環(huán)或凸緣被同時(shí)機(jī)加工?？梢詫?duì)此加以實(shí)現(xiàn)的代表性方法包括將葉輪插入到所述環(huán)中，并將它們作為ー組來一起進(jìn)行機(jī)加工(可以以預(yù)定的厚度差設(shè)置在エ?；蚰＞咧校悴考唤邮赵谒謦；蚰＞咧杏糜跈C(jī)加工)，或者將葉輪和環(huán)的組放置到エ模或 模具的分開部分中，并大體上同時(shí)地對(duì)它們進(jìn)行機(jī)加工，但并沒有組裝到一起。當(dāng)然，可以一次機(jī)加工多組葉輪和導(dǎo)件，優(yōu)選地葉輪和環(huán)成對(duì)地保持在一起，但是可以進(jìn)行任何其他的加工和裝配步驟。當(dāng)同時(shí)機(jī)加工時(shí)，這些部件的軸向厚度可以被仔細(xì)地控制，并且在兩個(gè)部件中的零部件對(duì)零部件的公差或者變化可以被減少或者消除，以提供具有更緊密控制的公差的終端產(chǎn)品。在至少ー些實(shí)施例中，葉輪和所述環(huán)或凸緣之間軸向厚度的差是大約10微米或者更少。在產(chǎn)品運(yùn)行中，泵對(duì)泵的緊公差和減少的變化有助于控制與葉輪的軸向厚度相關(guān)的泵送通道的容積，并且有助于維持葉輪表面和上、下蓋的相鄰表面之間的期望間隙。這能夠有助于改善泵之間的一致性，并在產(chǎn)品的運(yùn)行或流體泵的運(yùn)行中維持期望的性能或效率。前面的描述是流體泵的優(yōu)選的示例性實(shí)施例；這里討論的本發(fā)明并不局限于所示出的具體實(shí)施例。各種變化和修正對(duì)那些熟知本領(lǐng)域技術(shù)的人員來說將是顯而易見的，且所有這些變化和修正都被認(rèn)為是包括在本發(fā)明的由所附權(quán)利要求限定的范圍和精神之中。例如，盡管附圖示出了雙通道和單級(jí)流體泵，但是所述葉輪和其他部件可以被使用在其他泵裝置中，包括單通道或者多于兩個(gè)通道的泵裝置中，以及也可以應(yīng)用在多級(jí)泵中。同吋，葉片64a、64b具有沿著它們徑向?qū)挾却篌w一致周向厚度，關(guān)于相對(duì)于葉片的后表面所繪的直線來討論的角也可以關(guān)于相對(duì)于所述葉片的前表面所繪的直線來討論和應(yīng)用。盡管本文中所公開的本發(fā)明的形式構(gòu)成了當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例，但是很多其他的形式也是可能的。這里無意于提及本發(fā)明所有的可能的等同形式或者分支。應(yīng)當(dāng)理解的是，這里使用的術(shù)語僅僅出于描述性目的，而不是出于限制性的，各種變化都可以在沒有超出本發(fā)明精神或者范圍的情況下進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.ー種流體泵，包括 電動(dòng)馬達(dá)，所述電動(dòng)馬達(dá)具有被驅(qū)動(dòng)以便繞軸線旋轉(zhuǎn)的輸出軸； 泵組件，所述泵組件與所述馬達(dá)的輸出軸聯(lián)接，并且具有 第一蓋和第二蓋，在所述第一蓋和所述第二蓋之間限定了至少ー個(gè)泵送通道；和 葉輪，所述葉輪被接收在所述第一蓋和所述第二蓋之間，其中所述葉輪由所述馬達(dá)的輸出軸驅(qū)動(dòng)以便旋轉(zhuǎn)，所述葉輪包括與所述至少一個(gè)泵送通道相聯(lián)系的多個(gè)葉片，每ー個(gè)葉片都具有根部段和頂部段，并且從所述根部段的基部到所述頂部段的外邊緣的直線相對(duì)于所述葉輪的旋轉(zhuǎn)方向尾隨在從所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸到所述根部段的基部的直線后面以0°到30°之間的角度。
2.如權(quán)利要求I所述的流體泵，其中，所述根部段延伸在每ー個(gè)葉片的徑向長(zhǎng)度的10%和50%之間，并且從所述根部段的基部延伸到所述根部段的外端的直線相對(duì)于從所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸到所述根部的基部的直線傾斜以-20°到10°之間。
3.如權(quán)利要求I所述的流體泵，其中，每ー個(gè)葉片都被取向成使得從所述葉片的徑向中間點(diǎn)延伸到所述葉片的徑向外邊緣的直線相對(duì)于從所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸到所述葉片的徑向中間點(diǎn)的直線傾斜以5°到45°之間。
4.如權(quán)利要求I所述的流體泵，其中，每ー個(gè)葉片都具有從所述葉輪的上表面延伸到所述葉片的軸向中間點(diǎn)的上部，以及從所述葉片的軸向中間點(diǎn)延伸到所述葉輪的下表面的下部，并且沿著葉片的前表面從所述上部到所述下部的過渡部是以一定半徑成圓角的，從而在截面中提供了所述葉片的大體U形的前表面。
5.如權(quán)利要求4所述的流體泵，其中，所述半徑位于這樣的范圍之間，即比沿著所述葉片的軸向長(zhǎng)度在所述葉片的前表面與相鄰葉片的后表面之間沿任何方向的最小間隔小90%到比所述最小間隔大50%之間。
6.如權(quán)利要求I所述的流體泵，其中，所述第一端蓋包括入口通道，通過所述入口通道，燃料被接納并進(jìn)入到所述泵送通道以及所述泵送通道的進(jìn)ロ部分，其中以O(shè)度到30度之間的角度來設(shè)置所述進(jìn)ロ部分。
7.如權(quán)利要求6所述的流體泵，其中，以13度到14度之間的角度來設(shè)置所述進(jìn)ロ部分。
8.如權(quán)利要求6所述的流體泵，其中，還包括出ロ通道，通過所述出ロ通道，燃料被從所述泵送通道中排出，并且在所述第一蓋的表面上的出口通道的徑向內(nèi)邊緣從所述第二蓋的表面上的出口通道的徑向內(nèi)邊緣被周向地偏置以O(shè)度到20度之間，其中所述角度通過平行于所述葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線的直線來測(cè)量。
9.如權(quán)利要求8所述的流體泵，其中，在所述第一蓋的表面上的出口通道的徑向內(nèi)邊緣從所述第二端蓋的表面上的出ロ通道的徑向內(nèi)邊緣被周向地偏置以3度到5度之間，其中所述角度通過平行于所述葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線的直線來測(cè)量。
10.如權(quán)利要求6所述的流體泵，其中，所述第一蓋的表面上的入口通道的徑向內(nèi)邊緣和所述第二端蓋的表面上的入口通道的徑向內(nèi)邊緣，從所述第二端蓋的表面上的出口通道的徑向內(nèi)邊緣被周向地偏置以10度和25度之間。
11.如權(quán)利要求I所述的流體泵，其中，所述第一端蓋包括入口通道，通過所述入口通道，燃料被接納并進(jìn)入到所述泵送通道中，并且所述入口通道具有直接相鄰所述泵送通道的進(jìn)ロ部分，并且在所述泵送通道的進(jìn)ロ部分和設(shè)置在所述泵送通道中的葉片的下半部之間形成大于109度的角。
12.一種用于流體泵的葉輪，包括 轂，所述轂具有適于接收軸的開ロ，所述軸驅(qū)動(dòng)所述葉輪旋轉(zhuǎn)；與所述轂徑向隔開的中間環(huán)；和與所述中間環(huán)徑向隔開的外環(huán)； 內(nèi)部葉片陣列，所述內(nèi)部葉片陣列被定位在所述轂的徑向外側(cè)和所述中間環(huán)的徑向內(nèi)側(cè)；以及 外部葉片陣列，所述外部葉片陣列被定位在所述中間環(huán)的徑向外側(cè)，其中所述內(nèi)部陣列和所述外部陣列中的每個(gè)葉片都具有前表面和后表面，所述后表面相對(duì)于所述葉輪的預(yù)計(jì)旋轉(zhuǎn)方向在所述前表面的后面被周向隔開，每個(gè)葉片都具有根部段和從所述根部段大體上徑向朝外延伸的頂部段，每個(gè)葉片都被取向成使得從所述根部段的基部到所述頂部段的外邊緣的直線相對(duì)于所述葉輪的旋轉(zhuǎn)方向尾隨在從所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸到所述根部段的基部的直線后面以0°到30°之間的角度。
13.如權(quán)利要求12所述的葉輪，其中，每個(gè)葉片都被取向成使得從所述葉片的徑向中間點(diǎn)延伸到所述葉片的徑向外邊緣的直線相對(duì)于從所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸到所述葉片的徑向中間點(diǎn)的直線傾斜以5°到45°之間。
14.如權(quán)利要求12所述的葉輪，其中，每個(gè)葉片都具有根部段和頂部段，所述根部段在每個(gè)葉片的徑向長(zhǎng)度的10%和50%之間延伸，并且從所述根部段的基部延伸到所述根部段的外端的直線相對(duì)從所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸到所述根部段的基部的直線，相對(duì)于所述葉輪的旋轉(zhuǎn)方向，傾斜以-20°到10。之間。
15.如權(quán)利要求12所述的葉輪，其中，每個(gè)葉片都具有從所述葉輪的上表面延伸到所述葉片的軸向中間點(diǎn)的上部，和從所述葉片的軸向中間點(diǎn)延伸到所述葉輪的下表面的下部，并且沿著所述葉片的前表面從所述上部到所述下部的過渡部是以一定半徑成圓角的，從而在截面上提供了所述葉片的大體U形的前表面，其中所述半徑位于這樣的范圍之間，即比沿著所述葉片的軸向長(zhǎng)度在所述葉片的前表面與相鄰葉片的后表面之間沿任何方向的最小間隔小90%到比所述最小間隔大50%之間。
16.如權(quán)利要求12所述的葉輪，其中，所述角度大于10度。
17.如權(quán)利要求12所述的葉輪，其中，所述葉輪的軸向表面與用于所述葉輪的本體的側(cè)壁同時(shí)被機(jī)加工，以便提供所述側(cè)壁和所述葉輪兩者的相似的軸向厚度，其中所述本體是以下兩項(xiàng)中的ー項(xiàng)，即與所述第一蓋和所述第二蓋分開形成的環(huán)狀圈；或者與所述第ー蓋或所述第二蓋中的ー個(gè)一體形成的環(huán)狀凸緣。
全文摘要
本發(fā)明涉及葉輪和流體泵。具體地，提供了一種流體泵，其可以包括電動(dòng)馬達(dá)和泵組件，電動(dòng)馬達(dá)具有被驅(qū)動(dòng)以繞軸線旋轉(zhuǎn)的輸出軸；泵組件與所述馬達(dá)的輸出軸聯(lián)接。泵組件具有第一蓋和第二蓋，在所述第一蓋和所述第二蓋之間限定了至少一個(gè)泵送通道；和葉輪，所述葉輪被接收在所述第一蓋和所述第二蓋之間。葉輪由馬達(dá)的輸出軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，并且包括與所述至少一個(gè)泵送通道相聯(lián)系的多個(gè)葉片。每個(gè)葉片都具有根部段和頂部段，并且從根部段的基部到頂部段的外邊緣的直線相對(duì)于葉輪的旋轉(zhuǎn)方向尾隨在從所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸到所述根部段的基部的直線后面以0°和30°之間的角度。
文檔編號(hào)F04D29/22GK102678574SQ20121015374
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月4日
發(fā)明者E·J·塔拉斯基 申請(qǐng)人:Ti集團(tuán)自動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)有限責(zé)任公司