CN104066950B - 机械式冷却剂泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的机械式冷却剂泵(10)，包括：叶轮泵轮(14)，其将沿轴线方向引入的液体冷却剂径向地泵送到出口蜗壳(16)中；泵壳(12)，其包括出口蜗壳壳体(13)，所述出口蜗壳壳体(13)限定包括有第一出口通道(18)的所述出口蜗壳(16)；以及在所述第一出口通道(18)的通路中的出口阀布置，该出口阀布置包括阀体(30)，所述阀体(30)在打开位置和闭合位置之间可移动以打开或者闭合第一出口通道(18)的阀孔(19)，其中所述阀体(30)设有圆弧段体(32)，所述圆弧段体(32)围绕设置在所述出口蜗壳(16)内的阀体枢轴线(31)可旋转，所述圆弧段体(32)的近侧面(33)从所述枢轴线(31)离开的偏移距离(O)最小为所述圆弧段体(32)的最大外半径(R)的1/4，所述蜗壳设有凹进(24)，用于在阀的闭合位置容纳所述圆弧段体(32)；并且所述枢轴线(31)到包括所述凹进(24)的所述蜗壳壁(13)的横向距离(L)近似等于所述偏移距离(O)。

Description

机械式冷却剂泵
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的机械式冷却剂泵。机械式冷却剂泵由内燃机驱动，例如通过使用传动带来驱动泵的驱动轮，以便冷却剂泵的转速与内燃机的转速成比例。在内燃机是冷的时，需要仅最小量的冷却剂流。因此，机械式冷却剂泵装备有出口阀布置(outlet valve arrangement)以用于控制离开冷却剂泵的冷却剂流。只要内燃机是冷的，则出口阀闭合以便润滑剂的循环被降低、最小化或者完全地停止，从而缩短内燃机的热机阶段。
背景技术
WO 20011/101019 A1公开了一种叶轮式冷却剂泵，其带有在出口通道的根部的出口阀布置。该输出阀布置设有阀瓣(valve flap)，其中阀瓣的枢轴线布置在阀瓣主体的一端处，并且被设置在出口通道的表面平面中。阀瓣必须即使在高的泵转子转速下也可枢转，而在泵转子的高转速下能够发生沿闭合方向或者沿打开方向抵靠阀瓣的高流体压力。但是，为确保在全部转速下均具有完整功能性，需要高的致动功率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于内燃机的机械式冷却剂泵，其具有无论在何种情况下均能够以较低的致动力可靠地切换的出口阀布置。
所述机械式冷却剂泵设有叶轮泵轮，以将沿轴线方向引入的液体冷却剂径向向外地泵送到出口蜗壳(outlet volute)中。出口蜗壳延续至泵的第一出口通道。在第一出口通道的通路中设有出口阀布置，其中该出口阀布置包括阀体，所述阀体在打开位置和闭合位置之间可移动以打开或闭合第一出口通道的阀孔。
阀体设有圆弧段体，该圆弧段体围绕阀体枢轴线可旋转，阀体枢轴线设置在出口蜗壳内，以便阀体枢轴线不位于出口通道的表面平面中而是在出口通道中或出口蜗壳本身中。圆弧段体是位于圆筒周边处的带状体。圆弧段体不必具有严格地圆形的远侧面或者严格地平面的近侧面。圆弧段体的近侧面从枢轴线离开的偏移距离为圆弧段相对于枢轴线的最大外半径的最低四分之一。换句话说，枢轴线并不位于圆弧段体的平面中。圆弧段体近侧面是在阀打开位置中面向出口蜗壳或者第一出口通道的表面。圆弧段体远侧面是在阀打开位置中不面向出口蜗壳或者第一出口通道的表面。
蜗壳(volute housing)设有凹进，该凹进用于在阀打开位置中收纳圆弧段体。枢轴线到包括有用于圆弧段体的该凹进的蜗壳壁的横向距离近似等于所述偏移距离。在阀打开位置，圆弧段体基本上容纳在凹进中，从而圆弧段体基本上不伸出到出口蜗壳或者出口通道中。因此，由阀体且具体地由圆弧段体在阀打开位置中引起的流动阻力被降低到最小。由于枢轴线具有相对于圆弧段体的近侧面的明显横向偏移距离，则枢轴线在圆弧段体的中段的突出部内。结果，冷却剂静压力关于枢轴线对称地作用于圆弧段阀体上，以便用于可靠地打开和闭合阀体的致动力是较低的。
根据本发明的优选实施方式，圆弧段体的近侧面在阀体的打开位置中连续地延伸蜗壳壁表面或者第一通道壁表面。这意味着，在阀体的打开状态下，圆弧段体近侧面光滑地且平滑地延续蜗壳或者出口通道的表面，以便流动阻力接近于零。
根据本发明的优选实施方式，阀体设有位于圆弧段体的一个轴向端部处的圆盘体。优选地，圆弧段体设有分别位于圆弧段体的两个轴向端部处的圆盘体。圆盘体的表面平面定向成大致垂直于圆弧段体的总平面。优选地，蜗壳设有圆形凹进以用于收纳阀圆盘体。圆形凹进对应于阀圆盘体，以便圆盘体的表面在阀体的各枢转位置均连续地延伸蜗壳的表面。圆盘体能够由圆形收纳凹进机械地支撑，以便阀体被良好地支撑以抵抗因液体冷却剂作用于圆弧段体上引起的较高的动压力或静压力。因此，圆弧段体不能被倾斜，从而能够可靠地避免阀体的卡住，并且较低的致动力足以打开或闭合阀体，即使在泵轮的高转速下也是如此。
根据本发明的优选实施方式，阀体用金属制成，并且至少部分地涂有橡胶涂层。阀体的橡胶涂层增强了闭合的阀体的密封。优选地，橡胶涂层设置在圆弧段体的远侧处。
优选地，在阀体的闭合位置中，阀段体的近侧面向泵轮，而阀段体的远侧面向泵出口。
根据优选实施方式，出口蜗壳壳体限定第二出口通道，该第二出口通道不受出口阀布置的影响并且保持始终打开，以便只要内燃机驱动泵轮则始终确保最小量的冷却剂流。具体地，高性能的内燃机，如例如载重汽车发动机，始终需要用最小量的冷却剂流率进行冷却，以避免热蚀坑(heat pocket)。第二出口通道能够替代地或者额外地用以为废气再循环或者涡轮增压器连续地提供恒定的冷却剂流。
优选地，阀体通过气动、电动或者热动调节的致动器致动。但是，致动器可以构造成使得保证可靠运行的所需致动力是较小的。
优选地，阀体和/或致动器通过机械偏置弹簧被预加载到打开位置，以保证冷却剂泵的故障安全操作。如果致动器发生故障，则阀体打开或者保持打开，以便保证最大的冷却性能。
附图说明
本发明的一个实施方式参考以下附图说明，其中：
图1示出了机械式冷却剂泵的透视图，其中无壳体盖子且阀体处于打开位置，
图2示出了图1的冷却剂泵，其中阀体处于闭合位置，
图3示出了图1的冷却剂泵的阀布置的横截面，其中阀体处在闭合位置，
图4示出了图1的冷却剂泵的阀布置的横截面，其中阀体处在打开位置，
图5示出了图1的机械式冷却剂泵的另一透视图，其中阀体处在闭合位置，以及
图6示出了图1的机械式冷却剂泵的包括致动器的阀体。
具体实施方式
图1至6示出了用于内燃机的用于循环冷却剂的机械式冷却剂泵10。冷却剂泵10能够直接安装到内燃机的发动机缸体。冷却剂泵10设有驱动轮(未示出)，该驱动轮能够由内燃机直接驱动的传动带驱动。冷却剂泵10的转速与内燃机的转速成比例。
冷却剂泵10设有泵壳12，泵壳12容纳叶轮泵轮14，叶轮泵轮14将沿轴线方向引入的液体冷却剂径向地泵送到出口蜗壳16中。出口蜗壳16由作为泵壳12的一部分的蜗壳13限定。轴向冷却剂泵进口设置在冷却剂泵10的底侧，如图1和2中所示。
出口蜗壳16包括第一出口通道18和第二出口通道17，第二出口通道17通过分隔壁20从第一出口通道18分开。冷却剂泵10设有出口阀布置，该出口阀布置位于在第一出口通道18的起始处的阀孔19。出口阀布置设有阀体30，阀体30在闭合位置和打开位置之间可枢转，如图2和1或者在图3和4中所示。阀体30闭合或打开第一出口通道18的阀孔19，而不影响冷却剂流进入且通过第二出口通道17。
整体式的金属阀体30以其总体平面的轴向定向设有圆弧段体32。圆弧段体32具有近侧面33和远侧面35。如图4所示，圆弧段体32的最大外半径关于枢轴线31的偏移距离O是大约1/2。枢轴线31相对于邻近收纳凹进24的蜗壳壁13'的横向距离L近似等于偏移距离O。圆弧段体32在某种程度上是中空筒壁的圆周段。
圆弧段体32沿轴向布置在位于圆弧段体32的两个轴向端部处的第一圆盘体34与相同的第二圆盘体38之间。阀体30在两个轴向端部处支撑在支枢轴承中，以便阀体30围绕轴向阀体枢轴线31可枢转，阀体枢轴线31布置在出口蜗壳16内并且限定圆盘体34、38的中点。
在阀体30的打开位置，如图1和4中所示，圆弧段体32收纳在蜗壳13的收纳凹进24中，以便圆弧段体32的近侧面33延续或者连续地延伸蜗壳13的内侧壁表面，而无任何相关的机械台阶。结果，在打开位置中因圆弧段体32引起的流动阻力是不相关的，即使在高的冷却剂流率下也是如此。在阀体30的打开位置，如图4所示，圆弧段体32的近侧33相对出口蜗壳16定向，而圆弧段体32的远侧35相对着收纳圆弧段体32的收纳凹进24定向。
第一和第二圆盘体34、38两者均被完全地接纳在蜗壳13的相应圆形收纳凹进42、44中。因此，两个圆盘体34、38并不引起任何相关的流动阻力，即使在高的冷却剂流率下也是如此，且与阀位置无关。
圆弧段体32的远侧35设有在圆弧段边缘区域中的橡胶涂层40，以便实现矩形的橡胶弯边轮廓(rectangular rubber bead figure)。矩形的橡胶涂层40明显增强了圆弧段体32在阀闭合位置中的密封质量，如图5所示。
阀体30设有阀体轴52，阀体轴52具有杆臂54，杆臂54通过气动致动器50致动，如在图5和6中能够看到的。

Claims (8)

1.一种用于内燃机的机械式冷却剂泵(10)，包括：
叶轮泵轮(14)，所述叶轮泵轮(14)将沿轴线方向引入的液体冷却剂径向地泵送到出口蜗壳(16)中，
泵壳(12)，所述泵壳(12)包括蜗壳(13)，所述蜗壳(13)限定包括有第一出口通道(18)的所述出口蜗壳(16)，以及
在所述第一出口通道(18)的通路中的出口阀部分，所述出口阀部分包括阀体(30)，所述阀体(30)在打开位置和闭合位置之间可移动以打开或者闭合所述第一出口通道(18)的阀孔(19)，
其中
所述阀体(30)设有圆弧段体(32)，所述圆弧段体(32)围绕设置在所述出口蜗壳(16)内的阀体枢轴线(31)可旋转，
所述圆弧段体(32)的近侧面(33)从所述枢轴线(31)离开的偏移距离(O)最小为所述圆弧段体(32)的最大外半径(R)的1/4，
所述蜗壳(13)设有凹进(24)，用于在阀的打开位置容纳所述圆弧段体(32)，
所述枢轴线(31)到包括所述凹进(24)的蜗壳壁(13')的横向距离(L)近似等于所述偏移距离(O)，
在所述阀体(30)的打开位置中，所述圆弧段体(32)的近侧面(33)和蜗壳壁(13')的表面是连续的，以及
所述阀体(30)通过气动、电动或者热动调节的致动器(50)致动，该致动器(50)通过机械偏置弹簧被预加载到打开位置。
2.根据权利要求1所述的机械式冷却剂泵(10)，其中，所述阀体(30)在所述圆弧段体(32)的一个轴向端部处设有圆盘体(34、38)。
3.根据权利要求1所述的机械式冷却剂泵(10)，其中，所述阀体(30)在所述圆弧段体(32)的两个轴向端部处设有圆盘体(34、38)。
4.根据权利要求2或3所述的机械式冷却剂泵(10)，其中，所述蜗壳(13)设有圆形凹进(42、44)，用于容纳所述圆盘体(34、38)。
5.根据权利要求2或3所述的机械式冷却剂泵(10)，其中，所述圆盘体的近侧面和所述蜗壳(13)的表面在所述阀体(30)的各位置中均连续。
6.根据权利要求1或2所述的机械式冷却剂泵(10)，其中，所述阀体(30)由金属制成，并且至少部分地涂有橡胶涂层(40)。
7.根据权利要求6所述的机械式冷却剂泵(10)，其中，所述橡胶涂层(40)设置在所述圆弧段体(32)的远侧(35)。
8.根据权利要求1或2所述的机械式冷却剂泵(10)，其中，所述涡壳(13)限定第二出口通道(17)，所述第二出口通道(17)不受所述出口阀部分的影响。
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