帶抽吸蓋內側通道避免產生損耗的渦流結構的帶側通道泵的製作方法

2023-05-25 12:41:36

專利名稱：帶抽吸蓋內側通道避免產生損耗的渦流結構的帶側通道泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種獨立權利要求所述種類的具有一個用於帶側通道泵的抽吸蓋的帶側通道泵，它用於機動車的動力燃料輸送。該抽吸蓋具有一個在抽吸蓋內徑向繞旋轉軸線伸展的側通道，一個上側和一個下側及一個在下側內為側通道的抽吸通道而設的第一開口。流經帶側通道泵的流體藉助該抽吸通道流過側通道併到達該側通道的一個出口。
已有技術一種抽吸蓋及一種帶側通道泵結構已由DE19504079A1公開。一個軸向伸展的抽吸通道通到一個在蓋內伸展的側通道內，在該側通道中，通過一葉片轉子繞其旋轉軸線的脈衝交換過程，形成直到排出口接口的壓力建立。該轉子的葉片相對於旋轉軸線這樣傾斜，即它向葉輪的端面沿其旋轉方向向前偏。
DE4343078A1同樣公開了一種藉助帶側通道泵輸送燃料的成套裝置。該帶側通道泵的抽吸蓋內的一個側通道其截面以0.5的係數變小，以便起壓縮通道作用。該截面縮小在相對於側通道起點的大約90°～130°的角度範圍內延伸，其中，在橫截面線性變小的情況下，通過一個小臺階實現到保持恆定截面處的過渡。那裡所提出的累進式截面變小是側通道深度和側通道寬度在沒有臺階的情況下的連續變小。該截面變小是通過側通道深度的變小和側通道寬度在90°～130°角度範圍內的例如累進式變小來實現的。
本發明的優點本發明的帶有抽吸蓋的帶側通道泵與已公開的技術相比具有以下優點，即泵效率和熱汽油性能被改進。為此，側通道在上側內在一相對於通過旋轉軸線和通過側通道起點處的切點的基準線的第一角度φ為0°，最好是大約5°，最高20°的角度範圍直到側通道出口具有保持恆定的側通道寬度，到目前為止，人們試圖避免形成損耗的渦流結構和所不希望的側通道內斷流，即通過使側通道寬度在一個大的角度範圍內逐漸變小到一恆定值。與之相反，本發明所提出的幾何參數，如大的抽吸高度則通過以下方式來實現，即側通道至少在緊靠該側通道起點的附近就已經具有一個恆定寬度，由此設在靠近抽吸通道的第一開口處的該恆定的通道寬度，用於在燃料向側通道流入的入流區域內避免燃料流中形成翼端渦。液壓損耗及會造成效率降低或由於夏季熱汽油中提高的蒸汽壓可造成形成空泡並因此造成葉片截面阻塞的局部低壓帶被大大降低。
此外，由於側通道寬度恆定，當燃料通過抽吸通道流入時，在雙洪流帶側通道泵中直到抽吸通道對面的壓送級處不發生由於在燃料流入的處側區域形成強的抽吸作用而造成的斷流氣泡的形成。
其它有利的實施形式和拓展在從屬權利要求中給出。
另一具有優點的進一步構造是，側通道具有一個中線，它到旋轉軸線的中線半徑至少從第一角度φ＝15°開始保持相等。該中心線是指側通道內將該側通道的每一寬度分成兩半的那條線。側通道由此在抽吸通道上就已沿圓周方向伸展了，因而不像中線半徑不恆定的情況那樣在流動中有額外的徑向流動方向。因此，在抽吸通道和側通道之間的、徑向向內朝旋轉軸線方向的進入流被避免。因此，中線半徑從φ＝0°開始就已恆定，這是具有優點的。
此外，側通道在上側內最好從第一角度φ＝5°時具有保持恆定的寬度。該側通道寬度位於抽吸蓋的上側的表面內，它具有向上敞開的側通道。在上側的下方，即上、下側之間，作為一種實施形式，側通道的寬度更大。不過，該寬度最好在第一角度最高由φ＝20°至30°之內就減小到上側內的恆定側通道寬度。通過這種方式並藉助喇叭效應同樣實現了壓力建立，這也將對雙洪流帶側通道泵的對面壓送級的入流產生有利影響。在一拓展形式中，它通過一個從第一開口通過抽吸通道而進入側通道的過渡來輔助。抽吸通道在貫穿上側的平面之下具有一個逐漸變小並緊貼入側通道的過渡部分。該過渡部分始於最好是圓形的第一開口。在上側之下，側通道和帶有過渡的抽吸通道具有比在上側上更大的寬度。側通道的抽吸通道的第一開口，抽吸通道本身及進入側通道的過度部分儘可能呈圓形設置，這使得流動輸送更加有利。
當其寬度已儘可能恆定的側通道的起始部的外側部分具有起始半徑RA，它與側通道半徑RSK相比大約為RA＝0.4RSK至RA＝1.1RSK時，也是具有優點的。在此，側通道半徑RSK是這樣定義的，即它在恆定側通道寬度的角度範圍內儘可能確定側通道幾何尺寸。這可以在後面的圖中看得更清楚。在側通道起點處的斷流通過上述形式的起始半徑RA被避免。同時由此獲得入流進入側通道的一個平滑的過渡部分，因此，循環流動和由此引起的液壓損耗不再出現。這種半徑的另一優點是，停止了回流。流入輪葉腔進入帶側通道泵的葉片組則不再有撞擊。
此外，通過抽吸通道過渡部分向側通道的進入流中翼端渦流通過以下方式被避免，即第一開口的第一中點設置在比側通道中線徑向更靠近旋轉軸線處。因此，利用上述具有優點的相對於熱汽油的作用則避免了液壓損耗及局部低壓區。配合徑向更靠近旋轉軸線設置第一開口，通過以下方式有助於在葉片腔入流時降低撞擊損耗，即第一開口的第一中點相對於過側通道起點的基準線沿與側通道相反的方向偏移了繞旋轉軸線旋轉的從-5°到+15°的一個第二角度φ2。對於優先採用的葉輪傾斜葉片組而言，由於適合的軸向及切向速度分量而因此實現燃料均勻流入葉片腔。
抽吸蓋的一種尤其具有優點的實施形式是在側通道內具有一作為附加內槽的槽通道。該槽通道在抽吸通道與側通道之間的過渡部分上實現了連續的流動截面分布。這導致均勻的壓力建立。該槽通道還實現了或許存在的氣泡快速而可靠地向設在下遊的排氣孔的排出。該槽通道的進一步構造是，它徑向向內向旋轉軸線沿著一個繞旋轉軸線旋轉的角度範圍φ+逐漸變小。範圍φ+的角度φ的值在15°至120°之間，優選在25°至110°之間。因此一方面，確保了槽通道平靜地均勻地過渡到側通道。另一方面，該壓力建立由於均勻變小而同樣均勻。側通道在該區域區內因此沿寬度方向可分為一個槽通道部分和一個另外的部分，即外通道。
為使流動均勻，側通道深度比外通道深度大。為了連續的過渡及均勻的壓力建立，具有優點的是，槽通道的深度連續減小。渦流的形成通過不同的徑向、切向或軸向流動速度的流動過渡而被幾乎完全避免。尤其是與葉片組的旋轉的葉片進料邊緣配合，該連續過渡減小了在其它情況下或許存在的撞擊損耗。上述這種形式的燃料流的均勻化尤其通過下面的形式來達到，即槽通道的第一槽底過渡到外通道的第二槽底，且兩者構成側通道的一個總的統一槽底。這些彼此平緩連接的槽底在沒有不利的渦流形成的情況下產生壓縮。更確切地說，在避免引起損耗的回流的同時，在側通道內促使形成的或預期的循環流以這種方式無幹擾地進入一種構造的狀態。槽通道的起點在燃料通過抽吸通道的入流部位具有圓形的過渡，這另外有助於循環流的形成。
槽通道在側通道內的一種具有優點的配置在於，側通道位於徑向靠內的邊界壁是槽通道的一個壁。由此，實現從抽吸通道流入側通道的燃料流的不同速度分量的自動調節。同時，被夾帶的氣泡在這種結構中被聚集到槽通道中。相對於側通道內的槽通道的變小末端繞旋轉軸線旋轉大約5°到30°的一個第三角度φ*在該變小末端的延長線上設置一個排氣孔，確保了氣泡快速且可靠地從該排氣孔排出。
按照本發明另一個具有優點的尤其可獨立實施的構想，抽吸通道傾斜通入第一開口並通入側通道內。這使得燃料能徑向流動到葉片，這由於速度分量相對於旋轉葉輪的葉片的失量相加使液壓損耗比純軸向抽吸通道大大降低。通過以下方式也有助於液壓損耗的降低，即第一開口的開口半徑RS比側通道半徑RSK大1.75至3.5的一個係數。在基本是圓形的第一開口中，開口半徑Rs通過以下方式來確定，即由第一開口的輪廓抽象出一個平均圓。側通道半徑也可以類似方式確定，其中必須考慮到，側通道在槽底上具有側通道半徑RSK。
可以看出，帶側通道泵的上述優點還可被大大加強。葉片進料邊與下側上作為燃料進入抽吸通道的第一開口的間距為Hs，它大約比側通道半徑RSK大一個1.25到2.5的係數。進入流由此在抽吸通道內被均勻化，其中，平滑地並且沒有突然撞擊地向葉片組過渡，否則它會造成渦流形成。
該抽吸蓋尤其適合雙洪流帶側通道泵。為此，抽吸蓋連同帶側通道泵在側通道起始部位內具有一個敞開的側通道流入截面，以便淹沒於抽吸通道對面的壓送級。該敞開的側通道流入截面最好設置在這樣一個區域，即它設置在繞旋轉軸線旋轉大約5°到+40°的第一角度φ之間。該區域同時可藉助一個第一、第三和第四基準點表示，如由後面的附圖所示出的。
附圖本發明的實施例將在後面的附圖中詳細示出並在下面的描述中被進一步說明，同時對其它具有優點的實施形式和特徵進行描述。


圖1為帶有圓形第一開口的抽吸蓋內的側通道示意俯視圖，圖2為圖1中沿側通道寬度的A-A、B-B、C-C三個截面圖，圖3為圖1中通過第一開口並通過側通道的D-D截面圖。
實施例圖1示出了抽吸蓋10的上側8的俯視圖的一部分。在與上側8相反的一側，抽吸蓋10具有一個在該圖中不可見的下側9。該示圖示出一個側通道11。該側通道11具有一個起點12，它設置在靠近第一開口13的區域內。在起點12處設置了一個作為切點的一個第一基準點1，它作為起點與旋轉點14一同定義了用於柱面坐標系r-φ-z的一個基準線LB。在該圖中局部不太清楚的第一開口輪廓用虛線表示。通過該第一開口，燃料在帶側通道泵工作時通過一個在該視圖中不能進一步看出的抽吸通道流入。第一開口13在該實施例中為具有開口半徑Rs的圓，它的第一中點與第二基準點重合。在一定程度上通過抽吸通道而從第一開口13出來的側通道11設置在一個環繞旋轉點14的圓弧上。從該旋轉點延伸出帶側通道泵的一個未進一步示出的葉輪的旋轉軸線。從該旋轉點14同時延伸出一個垂直於上側8的圓柱坐標系的Z坐標軸。該Z坐標軸在本實施例中與葉輪的旋轉軸線重合。側通道11的中線15到旋轉點14具有中線半徑RM。側通道11的中線15在該情況下處於側通道11的側通道寬度BSK的一半處。在抽吸蓋10的該實施例中，側通道寬度BSK的一半與側通道的側通道半徑RSK一致，該側通道半徑在抽吸蓋10內確定了側通道11的端部截面ASK。側通道的寬度BSK沿第一角度φ可分為一個槽通道16的槽通道寬度BNK和一個外通道17的外通道寬度BAK。在側通道寬度BSK在第一角度φ範圍內保持恆定的同時，槽通道寬度BNK通過以下方式變化，即它向下遊方向沿角度範圍φ+逐漸連續變小，直到表示為第五基準點的變小末端。在此處，同時是槽通道16的第一邊界壁19的側通道11的第一邊界壁18與槽通道16的第二邊界壁20匯合。
下面，尚未一一例舉的基準點1至7定義出抽吸蓋10內的側通道11，第一開口13及槽通道16的其它幾何描述。它們的坐標作為側通道半徑RSK、沿側通道11的中線半徑RM及第一開口的開口半徑Rs的函數給出。如此定義的各基準點1至7的坐標最好用於該應用場合，對於基它幾何參數可能有偏差。可以確定，當開口半徑Rs比側通道半徑RSK大2到3之間的係數時，是具有優點的。
基準點1至7的坐標不僅在圖1中，也同樣在圖2和圖3的坐標中表示出來。圖1示出，在側通道11的起點12處在基準點1上，它具有恆定的側通道寬BSK。在抽吸蓋10於雙洪流(Zweiflutige)帶側通道泵內的優選應用中，入流區21是這樣設置的，即每個淹沒雙洪流帶側通道泵的兩個壓送級的輸送流儘可能地不相聯。在此未進一步示出的背向第一開口13的壓送級的淹沒是在基準點1，3和4之間的一個區域內實現的。為此，在避免節流損耗，一個在此未示出的流動截面被實施成到圖1中未示出的葉片腔、直到側通道11的第二邊界壁22為敞開的。該敞開的流動截面在此種情況下在通過第一基準點1至第三基準點3的第一角度φ的一個角度範圍上伸展。由此，當燃料溢流時，避免在淹沒相對的壓送級時節流。通過將側通道11的起點φ2處的起始半徑RA設置成側通道半徑RSK的0.4至1.1之間的倍數值和通過將作為第一開口13的中點的第2基準點回移一個第二角度φ2，這也有助於避免節流損失。此外，第二基準點2比根據側通道11的起點12的第一基準點1更靠近旋轉軸線14。在此，側通道寬度BSK小於開口半徑Rs。
為提高壓力所需的循環流通過以下方式來引入，即從具有側通道半徑RSK的側通道11的基準點3起直到基準點4連續地導入以形成一個後面將進一步示出的側通道11的槽底。上面已提到的槽通道16同樣形成燃料從第1開口13到側通道11的基準點5處的端部截面ASK流動的連續的橫截面分布。端部截面ASK用陰影線表示，畫出了側通道半徑RSK。槽通道16的幾何輪廓則在很大程度上一方面由內半徑RIN，而另一方面由沿角度範圍φ+變化的、沿槽通道寬度BNK的一半逐漸變小的半徑rv根據旋轉點14確定。該變小的半徑rv特別是按照下面的函數關係沿基準點7和基準點5之間的槽通道中心的一基準線LNK在Z投影面上線性分布。rV=r5-r75-7(-7)+r7]]>槽通道16的內徑RIN最好選擇為RIN＝rv-(RM-RSK)。在第一開口13與側通道11之間的過渡區內藉助槽通道16實現的連續的流動截面分布導致均勻的壓力建立以及氣泡從下遊的排氣孔23快速而可靠地排出。排氣孔23被設置在離開變小末端5約5°到30°的第三角度φ*處，如圖所示，該排氣孔在槽通道16下遊且在側通道11的內部延伸。
圖2示出了圖1中沿線A-A，B-B和C-C的3個截面圖。該內半徑RIN被這樣確定，即通過第4基準點4，第6基準點6和第7基準點7的截面A-A內的由通道槽截面ANK和外通道截面AAK組成的總側通道截面AGSK比圖1中側通道11的端部截面ASK大了大約為2的一個係數，如從截面B-B和C-C可得知，側通道截面沿第一角度φ減小。這特別是幾乎呈線性或累進式地實現，其中，在圖1中的第5基準點5處幾乎達到側通道11的端部截面ASK。通過這種伸展形式的槽結構，一方面可確保導入的外通道17連續向內伸展並因此不會大大地幹擾所形成的循環流動。另一方面，氣泡由於槽通道截面ANK減小而被快速分解或快速被輸送到排氣孔23。此外還避免了引起損耗的回流。槽通道16的第一槽底24到外通道17的第二槽底25的連續過渡從而形成側通道11的一個共同的統一的第3槽底26，如圖2中一個接一個安置的三個截面所示，這有助於避免流動損耗。該過渡用虛線代表的基準線LNK來表示，沿該基準線槽通道16的內半徑RIN連續變化。
圖3示出了圖1中D-D截面圖。一個抽吸通道27通入第一開口13，其中，抽吸通道27與工作輪葉片30的軸向伸展的旋轉軸線29傾斜。第一開口13形成流入側通道11的用箭頭31示出的燃料的入口28，該燃料相對於葉片30傾斜地流入，這意味著幾乎沒有撞擊並因此損耗降低。抽吸通道27對旋轉軸線29的斜度α尤其這樣來表示，即第2個基準點2相對於圖1中的由第一個基準點1代表的側通道起點向回偏置圖1中的第2個角度φ2。燃料31的這種傾斜流入是為了使所採用的工作輪葉片30充分發揮作用，論葉片同樣相對於旋轉軸線29傾斜一相應的角度β。正如由沿基準線LNK通過基準點7的曲線32所表示的那樣，用於流入燃料31的幾何形狀的連續過渡也通過倒圓的過渡部分33來實現，該基準線LNK為內半徑RIN不斷變化的起點。另外，該抽吸蓋10的幾何形狀尤其適合於未進一步示出的、具有在相對設置的葉片腔間分隔片上的非節流溢流性能的雙洪流帶側通道泵。在此最好是，抽吸通道27的入口28與工作輪葉片進料邊34之間的間隔Hs具有這樣的值，即它比第一開口13的開口半徑Rs大一個大約為1.3至2.8倍的係數。在這種尺寸中，燃料31流入時的撞擊損耗極低。
權利要求
1.在機動車內用於燃料輸送的帶側通道泵，具有一個抽吸蓋(10)，該抽吸蓋具有一個上側(8)和一個下側(9)；一個在上側上敞開的、繞帶側通道泵的一個旋轉點(14)沿圓周方向伸展並逐漸縮小的側通道(211)；側通道(11)的一個抽吸通道(27)的在下側(9)上的第一開口(13)，其中，該抽吸通道(27)從下側(9)伸展至上側(8)；一個至少在上側(8)內至少在一沿圓周方向伸展的局部區域內保持恆定的側通道寬度(BSK)；其中，一個基準線(LB)通過旋轉軸線(14)並通過側通道(11)的起點(12)上的一個切點(1)；其特徵是，側通道寬度(BSK)在上側(8)內在具有相對於基準線(LB)為0°，最好是5°，最高為20°的第一角度(φ)的一個角度範圍內直到側通道(11)的出口是恆定的。
2.按照權利要求1所述的帶側通道泵，其特徵是，側通道(11)具有一個中線(15)，該中線的至旋轉軸線(14)的中線半徑(RM)至少從大約為15°的第一角度(φ)起保持相等。
3.按照權利要求1或2所述的帶側通道泵，其特徵是，側通道(11)至少從第一角度φ＝5°起在上側(8)內具有不變的側通道寬度(BSK)，而在上側(8)的下方，側通道(11)的側通道寬度(BSK)更大。
4.按照權利要求3所述的帶側通道泵，其特徵是，在上側(8)的下方，側通道寬度(BSK)在第一角度(φ)最高為φ＝30°範圍之內逐漸變小到上側(8)內的恆定側通道寬度(BSK)。
5.按照上述權利要求之一所述的帶側通道泵，其特徵是，側通道(11)的起點(12)在一外側區域內具有相對於側通道半徑(RSK)約為RA＝0.4RSK至RA＝1.1RSK的一個起始半徑(RA)。
6.按照上述權利要求之一所述的帶側通道泵，其特徵是，第一開口(13)的第一中點(2)相對於側通道(11)的起點(12)沿與側通道(11)相反的一個方向移位了一個繞旋轉軸線(14)旋轉-5°到+15°的一個第二角度(φ2)。
7.按照上述權利要求之一所述的帶側通道泵，其特徵是，一個抽吸通道(27)傾斜通入側通道(11)。
8.按照上述權利要求之一所述的帶側通道泵，其特徵是，側通道(11)具有一個作為槽通道(16)的附加內槽。
9.按照權利要求8所述的帶側通道泵，其特徵是，槽通道(16)徑向向內繞旋轉點(14)逐漸縮小。
10.按照權利要求9所述的帶側通道泵，其特徵是，槽通道(16)沿繞旋轉點14旋轉的一個角度範圍(φ+)逐漸縮小，其中，第一角度(φ)約為15°至120°，最好為25°至110°。
11.按照權利要求8至10之一所述的帶側通道泵，其特徵是，槽通道(16)的深度大於側通道(11)的外通道(17)的深度。
12.按照權利要求8至11之一所述的帶側通道泵，其特徵是，槽通道(16)的深度連續減小。
13.按照權利要求8至12之一所述的帶側通道泵，其特徵是，槽通道(16)的一個第一槽底(24)過渡到外通道(17)的一個第二槽底(25)，並且二者構成側通道(11)的一個共同的統一的第三槽底(26)。
14.按照權利要求8至13之一所述的帶側通道泵，其特徵是，側通道(11)的位於徑向內側的邊界壁(18)是槽通道(16)的一個壁。
15.按照權利要求9至14之一所述的帶側通道泵，其特徵是，在變小端部(5)的延長處在側通道(11)內相對於槽通道(16)的變小端部(5)繞旋轉點(14)旋轉一個約5°至30°的第三角度(φ*)處設置了一個排氣孔(23)。
16.按照上述權利要求之一所述的帶側通道泵，其特徵是，第一開口(13)具有一個開口半徑(Rs)，它比側通道半徑(RSK)大約大一個1.75至3.5的係數。
17.按照上述權利要求之一所述的帶側通道泵，其特徵是，葉片進料邊緣(34)與用於燃料(31)進入抽吸通道(27)的一個入口(28)之間的間距(Hs)比側通道半徑(RSK)大約大1.25至2.5的一個係數。
18.按照上述權利要求之一所述的帶側通道泵，其特徵是，它作為雙洪流帶側通道泵在第一基準點(1)、第三基準點(3)和第四基準點(4)之間的一個區域內具有一個敞開的側通道流入截面，以便用來淹沒位於抽吸通道(27)對面的一個壓送級。
19.用於帶側通道泵的抽吸蓋(10)具有權利要求1至18之一所述的一個結構。
全文摘要
本發明涉及一種帶有一個抽吸蓋10的帶側通道泵,它被應用在機動車中的動力燃料傳送中。抽吸蓋10具有一個在該抽吸蓋10內徑向繞一旋轉點14伸展的側向通道11,側向通道11的抽吸通道27的第一開口13和一個在一沿圓周方向伸展的局部區域內保持恆定的側通道寬度Bsk。側通道11在上側8內,從該側通道11的起點12起相對於通過旋轉軸線14並通過在起點12的切點1的直線LB的第一角度Φ的值為0°至20°之間,最好是5°時,具有保持恆定的側通道寬度,由此實現更好的熱汽油性能、更高的效率和更高的帶側通道泵壓縮比,該抽吸蓋特別適用於雙洪流帶側通道泵。
文檔編號F04D5/00GK1248313SQ98802780
公開日2000年3月22日 申請日期1998年9月23日 優先權日1997年12月23日
發明者米歇爾·許貝爾, 維利·施特羅爾 申請人:羅伯特·博施有限公司