机械式冷却剂泵的制作方法

机械式冷却剂泵的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于内燃机的机械式冷却剂泵(10)。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)，出口蜗壳壳体(13)限定包括有第一出口通道(18)的出口蜗壳(16)；以及在第一出口通道(18)的通路中的出口阀布置。出口阀布置包括阀瓣(30)，阀瓣(30)在打开位置和闭合位置之间可枢转，以打开或闭合出口通道(18)的阀孔(19)。阀孔(19)由阀座(64)限定和包围，阀座(64)限定阀座平面(60)和在阀座平面(60)的中间且与阀座平面(60)成直角的对称面(62)。阀瓣(30)设有与阀座(64)相对应的阀瓣座(66)。阀瓣(30)围绕枢轴线(31)可旋转，枢轴线(31)平行于对称面(62)并且布置成从对称面(62)具有横向偏心量(E)，其中横向偏心量(E)在枢轴线到阀座平面(60)的距离(D)的1/20和1/1之间。
【专利说明】机械式冷却剂泵

【技术领域】
[0001] 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】
[0002] W0 2011/101019 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，并且被设置在阀座的表面平面中。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】

[0003] 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，其具有针对较低的致 动力的出口阀布置及闭合后出口阀的良好长期严密性。
[0004] 该目的利用具有权利要求1的特征的机械式冷却剂泵来解决。
[0005] 根据权利要求1所述的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出口通 道。在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瓣，所述阀瓣在打开位 置和闭合位置之间可移动以打开或闭合出口通道的阀孔。
[0006] 出口通道的阀孔由阀座限定和包围。阀座是阀孔和阀瓣的相应阀瓣座在阀的闭合 位置下的闭合接触线。阀座限定大体的阀座平面。如果阀座由于阀座的一些部分在某种程 度上弯曲而并非完全地位于一个单一平面中，则阀座平面由大体的几何中面限定。对称面 设置在阀孔的以及阀座平面的中间。对称面与阀座平面成准确的直角且平行于阀瓣的枢轴 线。
[0007] 阀瓣围绕枢轴线可枢转或者可旋转，该枢轴线平行于对称面，但该枢轴线不位于 对称面中。枢轴线布置成从对称面具有横向偏心量，其中该横向偏心量在枢轴线到阀座平 面的距离的1/20和1/1之间。阀瓣能够实现为平面体，但优选地实现为柱体。当阀瓣旋转 到它的闭合位置时，阀瓣座仅在闭合运动的最后时刻接触阀座。在阀瓣的闭合运动期间，阀 座和阀瓣座根本不接触，以便不能够发生阀瓣座和阀座的相关磨蚀。这确保了闭合后阀的 良好长期严密性。
[0008] 根据本发明的优选实施方式，枢轴线位于阀座的突出部内，以便所述偏心量小于 阀座突出部的宽度的一半。横向偏心量不超过如下阀瓣宽度的1/2,该阀瓣在与枢轴线成直 角的方向上延伸。枢轴线布置在阀座的突出部内确保了用于打开和闭合阀瓣的致动力相对 较低，即使在产生较高的液体冷却剂出口压力的高泵轮转速下也是如此。
[0009] 优选地，阀瓣的至少一个轴向端部固定到布置成与枢轴线成直角的底座盘。根据 优选实施方式，两个底座盘设置在阀瓣的两个轴向端部处。底座盘分别设置在泵壳的相应 凹进中，以便底座盘的近侧面位于出口通道的内壁表面的平面中。换句话说，底座盘使蜗壳 (volute housing)的表面连续地延伸，特别是在阀瓣的打开位置中。底座盘能够部分地是 关于枢轴线的圆形，以便出口通道的内表面是无台阶的。
[0010] 根据本发明的优选实施方式，蜗壳设有凹进以用于在阀瓣的打开位置中收纳阀 瓣。在阀的打开位置，阀瓣基本上被容纳在凹进中，以便阀瓣基本上不伸出到出口蜗壳中或 伸出到出口通道中。因此，由阀瓣引起的流动阻力被减小到最低。
[0011] 根据优选实施方式，阀瓣设有阀瓣体，并且阀瓣座涂有橡胶涂层。阀瓣座的橡胶涂 层增强了闭合后阀瓣的密封。
[0012] 根据优选实施方式，出口蜗壳壳体（outlet volute housing)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，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)。无任何阀的第二出口通道关于 最小量的冷却剂流是绝对故障防护性的。
[0013] 优选地，阀瓣体通过气动、电动或者热动调节的致动器致动。与致动力源无关地， 用于保证阀的可靠运行的所需致动力是较低的。
[0014] 根据本发明的优选实施方式，阀瓣体的近侧面在阀瓣体的打开位置中连续地延伸 蜗壳壁表面或者通道壁表面。这意味着，在阀瓣体的打开状态下，阀瓣体近侧面光滑地且平 滑地延续蜗壳或者出口通道的表面，以便流动阻力尽可能地低。

【专利附图】

【附图说明】
[0015] 本发明的一个实施方式参考以下【专利附图】

【附图说明】，其中：
[0016] 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瓣处于打开位置，
[0017] 图2示出了图1的冷却剂泵，其中阀瓣处于闭合位置，
[0018] 图3示出了图1的冷却剂泵的阀布置的横截面，其中阀瓣处在闭合位置，
[0019] 图4示出了图1的冷却剂泵的阀布置的横截面，其中阀瓣处在打开位置，
[0020] 图5示出了图1的机械式冷却剂泵的另一透视图，其中阀瓣处在闭合位置，以及
[0021] 图6示出了图1的机械式冷却剂泵的包括致动器的阀瓣。

【具体实施方式】
[0022] 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。
[0023] 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。
[0024] 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。出口阀布置设有阀瓣30,阀瓣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。阀瓣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。
[0025] 整体式金属阀瓣30以其阀座总平面的轴向定向设有圆形阀瓣体32。阀瓣体32具 有近侧面33和远侧面35。阀瓣体32在某种程度上是中空筒壁的圆周段。
[0026] 阀瓣体32沿轴向布置在位于阀瓣体32的两个轴向端部处的第一圆形底座盘34 和相同的第二底座盘38之间。阀瓣30被支撑在位于两个轴向端部处的支枢轴承中，以便 阀瓣30围绕布置在出口蜗壳16内的轴向阀枢轴线31可枢转。
[0027] 在阀瓣30的打开位置，如图1和4中所示，阀瓣体32收纳在蜗壳13的收纳凹进 24中，以便阀瓣体32的近侧面33延续或连续地延伸蜗壳13的内侧壁表面，并且无任何相 关的表面台阶。结果，在打开位置中因阀瓣体32引起的流动阻力是较低的，即使在高的冷 却剂流率下也是如此。在阀瓣30的打开位置，如图4所示，阀瓣体32的近侧33相对出口 蜗壳16定向，而阀瓣体32的远侧35对着接纳阀瓣体32的收纳凹进24定向。在阀瓣体32 的远侧35处，在整个阀瓣座66上设有橡胶涂层40。橡胶涂层40明显增强了阀瓣体32在 阀的闭合位置中的密封质量，如图3和5所示。
[0028] 第一和第二底座盘34、38两者均被完全在接纳在蜗壳13的相应收纳凹进42、44 中。因此在阀的打开位置中，两个底座盘34、38即使在高的冷却剂流率下也不引起任何相 关的流动阻力。阀设有固定到一个底座盘38的阀轴52。阀轴52限定枢轴线31。阀轴52 设有杆臂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。
[0029] 阀布置的几何组成在图3和4中能够最佳地看到。阀孔19由阀座64包围，阀座 64与阀瓣30的阀瓣座66对应。阀座64和阀瓣座66在阀的闭合位置中彼此完全接触，如 在图3中所示。阀座64限定阀座平面60,阀座平面60表示整个阀座64的总平面60。阀 座64由彼此平行的两个线性的横向座部分并且由连接横向部分的两个圆形座部分限定。 圆形座部分的直径几乎等于阀瓣体32的直径。横向座部分平行于枢轴线31。阀座64具有 宽度W，该宽度W是所述两个线性横向座部分之间的横向距离。对称面62限定在阀座平面 60的中间。该对称面62与阀座平面60成直角。
[0030] 阀瓣30的枢轴线31平行于对称面62并且平行于阀座平面60。枢轴线31设有到 阀座平面的距离D。枢轴线31到阀座平面60的距离D在阀座宽度W的1/2和3/1之间。 枢轴线31不位于对称面62中，但具有尚开对称面62的偏心量E。偏心量E在枢轴线到阀 座平面60的距离D的1/20和1/1之间。在本示例中，偏心量E是枢轴线的距离D的大约 1/3。这一几何布置确保了阀座64和阀瓣座66仅仅在阀的闭合位置中彼此接触。
【权利要求】
1. 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)，其包括蜗壳（13)，所述蜗壳（13)限定包括有出口通道（18)的所述出口蜗 壳（16)，以及 在所述出口通道（18)的通路中的出口阀布置，该出口阀布置包括阀瓣（30)，所述阀瓣 (30)在打开位置和闭合位置之间可枢转，以打开或者闭合出口通道（18)的阀孔（19)， 其中 所述阀孔（19)由阀座（64)限定和包围，所述阀座（64)限定阀座平面（60)以及在所 述阀座平面（60)的中间且与所述阀座平面（60)成直角的对称面（62)， 阀瓣（30)设有与所述阀座￠4)对应的阀瓣座￠6)，并且 所述阀瓣（30)围绕枢轴线（31)可旋转，所述枢轴线（31)平行于所述对称面（62)并 且布置成从所述对称面￠2)具有横向偏心量（E)，其中所述横向偏心量（E)在所述枢轴线 到所述阀座平面（60)的距离（D)的1/20和1/1之间。
2. 根据权利要求1所述的机械式冷却剂泵（10)，其中，所述枢轴线（31)位于所述阀座 (64)的突出部内，以便所述偏心量（E)小于所述阀座突出部的宽度（W)的一半。
3. 根据前述权利要求中一项所述的机械式冷却剂泵（10)，其中，所述阀瓣的至少一个 轴向端部被固定到布置成与所述枢轴线（31)成直角的底座盘（34)，其中所述底座盘（34) 的近侧面位于所述出口通道（18)的平面中。
4. 根据前述权利要求中一项所述的机械式冷却剂泵（10)，其中，所述蜗壳（13)设有凹 进（24)，以用于在所述阀瓣（30)的打开位置中收纳所述阀瓣（30)。
5. 根据前述权利要求中一项所述的机械式冷却剂泵（10)，其中，所述阀瓣（30)由金属 制成，并且所述阀瓣座￠6)涂有橡胶涂层（40)。
6. 根据前述权利要求中一项所述的机械式冷却剂泵（10)，其中，所述出口蜗壳壳体 (13)限定第二出口通道（17)，所述第二出口通道（17)不受所述出口阀布置的影响。
7. 根据前述权利要求中一项所述的机械式冷却剂泵（10)，其中，所述阀瓣（30)通过气 动、电动或者热动调节的致动器（50)致动。
【文档编号】F04D29/46GK104066949SQ201280068140
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年5月31日 优先权日:2012年2月14日
【发明者】A.福尼尔, P.乔治斯, G.希蒙 申请人:皮尔伯格泵技术有限责任公司