专利名称：带抽吸盖内侧通道避免产生损耗的涡流结构的带侧通道泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种独立权利要求所述种类的具有一个用于带侧通道泵的抽吸盖的带侧通道泵，它用于机动车的动力燃料输送。该抽吸盖具有一个在抽吸盖内径向绕旋转轴线伸展的侧通道，一个上侧和一个下侧及一个在下侧内为侧通道的抽吸通道而设的第一开口。流经带侧通道泵的流体借助该抽吸通道流过侧通道并到达该侧通道的一个出口。
已有技术一种抽吸盖及一种带侧通道泵结构已由DE19504079A1公开。一个轴向伸展的抽吸通道通到一个在盖内伸展的侧通道内，在该侧通道中，通过一叶片转子绕其旋转轴线的脉冲交换过程，形成直到排出口接口的压力建立。该转子的叶片相对于旋转轴线这样倾斜，即它向叶轮的端面沿其旋转方向向前偏。
DE4343078A1同样公开了一种借助带侧通道泵输送燃料的成套装置。该带侧通道泵的抽吸盖内的一个侧通道其截面以0.5的系数变小，以便起压缩通道作用。该截面缩小在相对于侧通道起点的大约90°～130°的角度范围内延伸，其中，在横截面线性变小的情况下，通过一个小台阶实现到保持恒定截面处的过渡。那里所提出的累进式截面变小是侧通道深度和侧通道宽度在没有台阶的情况下的连续变小。该截面变小是通过侧通道深度的变小和侧通道宽度在90°～130°角度范围内的例如累进式变小来实现的。
本发明的优点本发明的带有抽吸盖的带侧通道泵与已公开的技术相比具有以下优点，即泵效率和热汽油性能被改进。为此，侧通道在上侧内在一相对于通过旋转轴线和通过侧通道起点处的切点的基准线的第一角度φ为0°，最好是大约5°，最高20°的角度范围直到侧通道出口具有保持恒定的侧通道宽度，到目前为止，人们试图避免形成损耗的涡流结构和所不希望的侧通道内断流，即通过使侧通道宽度在一个大的角度范围内逐渐变小到一恒定值。与之相反，本发明所提出的几何参数，如大的抽吸高度则通过以下方式来实现，即侧通道至少在紧靠该侧通道起点的附近就已经具有一个恒定宽度，由此设在靠近抽吸通道的第一开口处的该恒定的通道宽度，用于在燃料向侧通道流入的入流区域内避免燃料流中形成翼端涡。液压损耗及会造成效率降低或由于夏季热汽油中提高的蒸汽压可造成形成空泡并因此造成叶片截面阻塞的局部低压带被大大降低。
此外，由于侧通道宽度恒定，当燃料通过抽吸通道流入时，在双洪流带侧通道泵中直到抽吸通道对面的压送级处不发生由于在燃料流入的处侧区域形成强的抽吸作用而造成的断流气泡的形成。
其它有利的实施形式和拓展在从属权利要求中给出。
另一具有优点的进一步构造是，侧通道具有一个中线，它到旋转轴线的中线半径至少从第一角度φ＝15°开始保持相等。该中心线是指侧通道内将该侧通道的每一宽度分成两半的那条线。侧通道由此在抽吸通道上就已沿圆周方向伸展了，因而不像中线半径不恒定的情况那样在流动中有额外的径向流动方向。因此，在抽吸通道和侧通道之间的、径向向内朝旋转轴线方向的进入流被避免。因此，中线半径从φ＝0°开始就已恒定，这是具有优点的。
此外，侧通道在上侧内最好从第一角度φ＝5°时具有保持恒定的宽度。该侧通道宽度位于抽吸盖的上侧的表面内，它具有向上敞开的侧通道。在上侧的下方，即上、下侧之间，作为一种实施形式，侧通道的宽度更大。不过，该宽度最好在第一角度最高由φ＝20°至30°之内就减小到上侧内的恒定侧通道宽度。通过这种方式并借助喇叭效应同样实现了压力建立，这也将对双洪流带侧通道泵的对面压送级的入流产生有利影响。在一拓展形式中，它通过一个从第一开口通过抽吸通道而进入侧通道的过渡来辅助。抽吸通道在贯穿上侧的平面之下具有一个逐渐变小并紧贴入侧通道的过渡部分。该过渡部分始于最好是圆形的第一开口。在上侧之下，侧通道和带有过渡的抽吸通道具有比在上侧上更大的宽度。侧通道的抽吸通道的第一开口，抽吸通道本身及进入侧通道的过度部分尽可能呈圆形设置，这使得流动输送更加有利。
当其宽度已尽可能恒定的侧通道的起始部的外侧部分具有起始半径RA，它与侧通道半径RSK相比大约为RA＝0.4RSK至RA＝1.1RSK时，也是具有优点的。在此，侧通道半径RSK是这样定义的，即它在恒定侧通道宽度的角度范围内尽可能确定侧通道几何尺寸。这可以在后面的图中看得更清楚。在侧通道起点处的断流通过上述形式的起始半径RA被避免。同时由此获得入流进入侧通道的一个平滑的过渡部分，因此，循环流动和由此引起的液压损耗不再出现。这种半径的另一优点是，停止了回流。流入轮叶腔进入带侧通道泵的叶片组则不再有撞击。
此外，通过抽吸通道过渡部分向侧通道的进入流中翼端涡流通过以下方式被避免，即第一开口的第一中点设置在比侧通道中线径向更靠近旋转轴线处。因此，利用上述具有优点的相对于热汽油的作用则避免了液压损耗及局部低压区。配合径向更靠近旋转轴线设置第一开口，通过以下方式有助于在叶片腔入流时降低撞击损耗，即第一开口的第一中点相对于过侧通道起点的基准线沿与侧通道相反的方向偏移了绕旋转轴线旋转的从-5°到+15°的一个第二角度φ2。对于优先采用的叶轮倾斜叶片组而言，由于适合的轴向及切向速度分量而因此实现燃料均匀流入叶片腔。
抽吸盖的一种尤其具有优点的实施形式是在侧通道内具有一作为附加内槽的槽通道。该槽通道在抽吸通道与侧通道之间的过渡部分上实现了连续的流动截面分布。这导致均匀的压力建立。该槽通道还实现了或许存在的气泡快速而可靠地向设在下游的排气孔的排出。该槽通道的进一步构造是，它径向向内向旋转轴线沿着一个绕旋转轴线旋转的角度范围φ+逐渐变小。范围φ+的角度φ的值在15°至120°之间，优选在25°至110°之间。因此一方面，确保了槽通道平静地均匀地过渡到侧通道。另一方面，该压力建立由于均匀变小而同样均匀。侧通道在该区域区内因此沿宽度方向可分为一个槽通道部分和一个另外的部分，即外通道。
为使流动均匀，侧通道深度比外通道深度大。为了连续的过渡及均匀的压力建立，具有优点的是，槽通道的深度连续减小。涡流的形成通过不同的径向、切向或轴向流动速度的流动过渡而被几乎完全避免。尤其是与叶片组的旋转的叶片进料边缘配合，该连续过渡减小了在其它情况下或许存在的撞击损耗。上述这种形式的燃料流的均匀化尤其通过下面的形式来达到，即槽通道的第一槽底过渡到外通道的第二槽底，且两者构成侧通道的一个总的统一槽底。这些彼此平缓连接的槽底在没有不利的涡流形成的情况下产生压缩。更确切地说，在避免引起损耗的回流的同时，在侧通道内促使形成的或预期的循环流以这种方式无干扰地进入一种构造的状态。槽通道的起点在燃料通过抽吸通道的入流部位具有圆形的过渡，这另外有助于循环流的形成。
槽通道在侧通道内的一种具有优点的配置在于，侧通道位于径向靠内的边界壁是槽通道的一个壁。由此，实现从抽吸通道流入侧通道的燃料流的不同速度分量的自动调节。同时，被夹带的气泡在这种结构中被聚集到槽通道中。相对于侧通道内的槽通道的变小末端绕旋转轴线旋转大约5°到30°的一个第三角度φ*在该变小末端的延长线上设置一个排气孔，确保了气泡快速且可靠地从该排气孔排出。
按照本发明另一个具有优点的尤其可独立实施的构想，抽吸通道倾斜通入第一开口并通入侧通道内。这使得燃料能径向流动到叶片，这由于速度分量相对于旋转叶轮的叶片的失量相加使液压损耗比纯轴向抽吸通道大大降低。通过以下方式也有助于液压损耗的降低，即第一开口的开口半径RS比侧通道半径RSK大1.75至3.5的一个系数。在基本是圆形的第一开口中，开口半径Rs通过以下方式来确定，即由第一开口的轮廓抽象出一个平均圆。侧通道半径也可以类似方式确定，其中必须考虑到，侧通道在槽底上具有侧通道半径RSK。
可以看出，带侧通道泵的上述优点还可被大大加强。叶片进料边与下侧上作为燃料进入抽吸通道的第一开口的间距为Hs，它大约比侧通道半径RSK大一个1.25到2.5的系数。进入流由此在抽吸通道内被均匀化，其中，平滑地并且没有突然撞击地向叶片组过渡，否则它会造成涡流形成。
该抽吸盖尤其适合双洪流带侧通道泵。为此，抽吸盖连同带侧通道泵在侧通道起始部位内具有一个敞开的侧通道流入截面，以便淹没于抽吸通道对面的压送级。该敞开的侧通道流入截面最好设置在这样一个区域，即它设置在绕旋转轴线旋转大约5°到+40°的第一角度φ之间。该区域同时可借助一个第一、第三和第四基准点表示，如由后面的附图所示出的。
附图本发明的实施例将在后面的附图中详细示出并在下面的描述中被进一步说明，同时对其它具有优点的实施形式和特征进行描述。
图1为带有圆形第一开口的抽吸盖内的侧通道示意俯视图，图2为图1中沿侧通道宽度的A-A、B-B、C-C三个截面图，图3为图1中通过第一开口并通过侧通道的D-D截面图。
实施例图1示出了抽吸盖10的上侧8的俯视图的一部分。在与上侧8相反的一侧，抽吸盖10具有一个在该图中不可见的下侧9。该示图示出一个侧通道11。该侧通道11具有一个起点12，它设置在靠近第一开口13的区域内。在起点12处设置了一个作为切点的一个第一基准点1，它作为起点与旋转点14一同定义了用于柱面坐标系r-φ-z的一个基准线LB。在该图中局部不太清楚的第一开口轮廓用虚线表示。通过该第一开口，燃料在带侧通道泵工作时通过一个在该视图中不能进一步看出的抽吸通道流入。第一开口13在该实施例中为具有开口半径Rs的圆，它的第一中点与第二基准点重合。在一定程度上通过抽吸通道而从第一开口13出来的侧通道11设置在一个环绕旋转点14的圆弧上。从该旋转点延伸出带侧通道泵的一个未进一步示出的叶轮的旋转轴线。从该旋转点14同时延伸出一个垂直于上侧8的圆柱坐标系的Z坐标轴。该Z坐标轴在本实施例中与叶轮的旋转轴线重合。侧通道11的中线15到旋转点14具有中线半径RM。侧通道11的中线15在该情况下处于侧通道11的侧通道宽度BSK的一半处。在抽吸盖10的该实施例中，侧通道宽度BSK的一半与侧通道的侧通道半径RSK一致，该侧通道半径在抽吸盖10内确定了侧通道11的端部截面ASK。侧通道的宽度BSK沿第一角度φ可分为一个槽通道16的槽通道宽度BNK和一个外通道17的外通道宽度BAK。在侧通道宽度BSK在第一角度φ范围内保持恒定的同时，槽通道宽度BNK通过以下方式变化，即它向下游方向沿角度范围φ+逐渐连续变小，直到表示为第五基准点的变小末端。在此处，同时是槽通道16的第一边界壁19的侧通道11的第一边界壁18与槽通道16的第二边界壁20汇合。
下面，尚未一一例举的基准点1至7定义出抽吸盖10内的侧通道11，第一开口13及槽通道16的其它几何描述。它们的坐标作为侧通道半径RSK、沿侧通道11的中线半径RM及第一开口的开口半径Rs的函数给出。如此定义的各基准点1至7的坐标最好用于该应用场合，对于基它几何参数可能有偏差。可以确定，当开口半径Rs比侧通道半径RSK大2到3之间的系数时，是具有优点的。
<p>基准点1至7的坐标不仅在图1中，也同样在图2和图3的坐标中表示出来。图1示出，在侧通道11的起点12处在基准点1上，它具有恒定的侧通道宽BSK。在抽吸盖10于双洪流(Zweiflutige)带侧通道泵内的优选应用中，入流区21是这样设置的，即每个淹没双洪流带侧通道泵的两个压送级的输送流尽可能地不相联。在此未进一步示出的背向第一开口13的压送级的淹没是在基准点1，3和4之间的一个区域内实现的。为此，在避免节流损耗，一个在此未示出的流动截面被实施成到图1中未示出的叶片腔、直到侧通道11的第二边界壁22为敞开的。该敞开的流动截面在此种情况下在通过第一基准点1至第三基准点3的第一角度φ的一个角度范围上伸展。由此，当燃料溢流时，避免在淹没相对的压送级时节流。通过将侧通道11的起点φ2处的起始半径RA设置成侧通道半径RSK的0.4至1.1之间的倍数值和通过将作为第一开口13的中点的第2基准点回移一个第二角度φ2，这也有助于避免节流损失。此外，第二基准点2比根据侧通道11的起点12的第一基准点1更靠近旋转轴线14。在此，侧通道宽度BSK小于开口半径Rs。
为提高压力所需的循环流通过以下方式来引入，即从具有侧通道半径RSK的侧通道11的基准点3起直到基准点4连续地导入以形成一个后面将进一步示出的侧通道11的槽底。上面已提到的槽通道16同样形成燃料从第1开口13到侧通道11的基准点5处的端部截面ASK流动的连续的横截面分布。端部截面ASK用阴影线表示，画出了侧通道半径RSK。槽通道16的几何轮廓则在很大程度上一方面由内半径RIN，而另一方面由沿角度范围φ+变化的、沿槽通道宽度BNK的一半逐渐变小的半径rv根据旋转点14确定。该变小的半径rv特别是按照下面的函数关系沿基准点7和基准点5之间的槽通道中心的一基准线LNK在Z投影面上线性分布。rV=r5-r7φ5-φ7(φ-φ7)+r7]]>槽通道16的内径RIN最好选择为RIN＝rv-(RM-RSK)。在第一开口13与侧通道11之间的过渡区内借助槽通道16实现的连续的流动截面分布导致均匀的压力建立以及气泡从下游的排气孔23快速而可靠地排出。排气孔23被设置在离开变小末端5约5°到30°的第三角度φ*处，如图所示，该排气孔在槽通道16下游且在侧通道11的内部延伸。
图2示出了图1中沿线A-A，B-B和C-C的3个截面图。该内半径RIN被这样确定，即通过第4基准点4，第6基准点6和第7基准点7的截面A-A内的由通道槽截面ANK和外通道截面AAK组成的总侧通道截面AGSK比图1中侧通道11的端部截面ASK大了大约为2的一个系数，如从截面B-B和C-C可得知，侧通道截面沿第一角度φ减小。这特别是几乎呈线性或累进式地实现，其中，在图1中的第5基准点5处几乎达到侧通道11的端部截面ASK。通过这种伸展形式的槽结构，一方面可确保导入的外通道17连续向内伸展并因此不会大大地干扰所形成的循环流动。另一方面，气泡由于槽通道截面ANK减小而被快速分解或快速被输送到排气孔23。此外还避免了引起损耗的回流。槽通道16的第一槽底24到外通道17的第二槽底25的连续过渡从而形成侧通道11的一个共同的统一的第3槽底26，如图2中一个接一个安置的三个截面所示，这有助于避免流动损耗。该过渡用虚线代表的基准线LNK来表示，沿该基准线槽通道16的内半径RIN连续变化。
图3示出了图1中D-D截面图。一个抽吸通道27通入第一开口13，其中，抽吸通道27与工作轮叶片30的轴向伸展的旋转轴线29倾斜。第一开口13形成流入侧通道11的用箭头31示出的燃料的入口28，该燃料相对于叶片30倾斜地流入，这意味着几乎没有撞击并因此损耗降低。抽吸通道27对旋转轴线29的斜度α尤其这样来表示，即第2个基准点2相对于图1中的由第一个基准点1代表的侧通道起点向回偏置图1中的第2个角度φ2。燃料31的这种倾斜流入是为了使所采用的工作轮叶片30充分发挥作用，论叶片同样相对于旋转轴线29倾斜一相应的角度β。正如由沿基准线LNK通过基准点7的曲线32所表示的那样，用于流入燃料31的几何形状的连续过渡也通过倒圆的过渡部分33来实现，该基准线LNK为内半径RIN不断变化的起点。另外，该抽吸盖10的几何形状尤其适合于未进一步示出的、具有在相对设置的叶片腔间分隔片上的非节流溢流性能的双洪流带侧通道泵。在此最好是，抽吸通道27的入口28与工作轮叶片进料边34之间的间隔Hs具有这样的值，即它比第一开口13的开口半径Rs大一个大约为1.3至2.8倍的系数。在这种尺寸中，燃料31流入时的撞击损耗极低。
权利要求
1.在机动车内用于燃料输送的带侧通道泵，具有一个抽吸盖(10)，该抽吸盖具有一个上侧(8)和一个下侧(9)；一个在上侧上敞开的、绕带侧通道泵的一个旋转点(14)沿圆周方向伸展并逐渐缩小的侧通道(211)；侧通道(11)的一个抽吸通道(27)的在下侧(9)上的第一开口(13)，其中，该抽吸通道(27)从下侧(9)伸展至上侧(8)；一个至少在上侧(8)内至少在一沿圆周方向伸展的局部区域内保持恒定的侧通道宽度(BSK)；其中，一个基准线(LB)通过旋转轴线(14)并通过侧通道(11)的起点(12)上的一个切点(1)；其特征是，侧通道宽度(BSK)在上侧(8)内在具有相对于基准线(LB)为0°，最好是5°，最高为20°的第一角度(φ)的一个角度范围内直到侧通道(11)的出口是恒定的。
2.按照权利要求1所述的带侧通道泵，其特征是，侧通道(11)具有一个中线(15)，该中线的至旋转轴线(14)的中线半径(RM)至少从大约为15°的第一角度(φ)起保持相等。
3.按照权利要求1或2所述的带侧通道泵，其特征是，侧通道(11)至少从第一角度φ＝5°起在上侧(8)内具有不变的侧通道宽度(BSK)，而在上侧(8)的下方，侧通道(11)的侧通道宽度(BSK)更大。
4.按照权利要求3所述的带侧通道泵，其特征是，在上侧(8)的下方，侧通道宽度(BSK)在第一角度(φ)最高为φ＝30°范围之内逐渐变小到上侧(8)内的恒定侧通道宽度(BSK)。
5.按照上述权利要求之一所述的带侧通道泵，其特征是，侧通道(11)的起点(12)在一外侧区域内具有相对于侧通道半径(RSK)约为RA＝0.4RSK至RA＝1.1RSK的一个起始半径(RA)。
6.按照上述权利要求之一所述的带侧通道泵，其特征是，第一开口(13)的第一中点(2)相对于侧通道(11)的起点(12)沿与侧通道(11)相反的一个方向移位了一个绕旋转轴线(14)旋转-5°到+15°的一个第二角度(φ2)。
7.按照上述权利要求之一所述的带侧通道泵，其特征是，一个抽吸通道(27)倾斜通入侧通道(11)。
8.按照上述权利要求之一所述的带侧通道泵，其特征是，侧通道(11)具有一个作为槽通道(16)的附加内槽。
9.按照权利要求8所述的带侧通道泵，其特征是，槽通道(16)径向向内绕旋转点(14)逐渐缩小。
10.按照权利要求9所述的带侧通道泵，其特征是，槽通道(16)沿绕旋转点14旋转的一个角度范围(φ+)逐渐缩小，其中，第一角度(φ)约为15°至120°，最好为25°至110°。
11.按照权利要求8至10之一所述的带侧通道泵，其特征是，槽通道(16)的深度大于侧通道(11)的外通道(17)的深度。
12.按照权利要求8至11之一所述的带侧通道泵，其特征是，槽通道(16)的深度连续减小。
13.按照权利要求8至12之一所述的带侧通道泵，其特征是，槽通道(16)的一个第一槽底(24)过渡到外通道(17)的一个第二槽底(25)，并且二者构成侧通道(11)的一个共同的统一的第三槽底(26)。
14.按照权利要求8至13之一所述的带侧通道泵，其特征是，侧通道(11)的位于径向内侧的边界壁(18)是槽通道(16)的一个壁。
15.按照权利要求9至14之一所述的带侧通道泵，其特征是，在变小端部(5)的延长处在侧通道(11)内相对于槽通道(16)的变小端部(5)绕旋转点(14)旋转一个约5°至30°的第三角度(φ*)处设置了一个排气孔(23)。
16.按照上述权利要求之一所述的带侧通道泵，其特征是，第一开口(13)具有一个开口半径(Rs)，它比侧通道半径(RSK)大约大一个1.75至3.5的系数。
17.按照上述权利要求之一所述的带侧通道泵，其特征是，叶片进料边缘(34)与用于燃料(31)进入抽吸通道(27)的一个入口(28)之间的间距(Hs)比侧通道半径(RSK)大约大1.25至2.5的一个系数。
18.按照上述权利要求之一所述的带侧通道泵，其特征是，它作为双洪流带侧通道泵在第一基准点(1)、第三基准点(3)和第四基准点(4)之间的一个区域内具有一个敞开的侧通道流入截面，以便用来淹没位于抽吸通道(27)对面的一个压送级。
19.用于带侧通道泵的抽吸盖(10)具有权利要求1至18之一所述的一个结构。
全文摘要
本发明涉及一种带有一个抽吸盖10的带侧通道泵,它被应用在机动车中的动力燃料传送中。抽吸盖10具有一个在该抽吸盖10内径向绕一旋转点14伸展的侧向通道11,侧向通道11的抽吸通道27的第一开口13和一个在一沿圆周方向伸展的局部区域内保持恒定的侧通道宽度Bsk。侧通道11在上侧8内,从该侧通道11的起点12起相对于通过旋转轴线14并通过在起点12的切点1的直线LB的第一角度Φ的值为0°至20°之间,最好是5°时,具有保持恒定的侧通道宽度,由此实现更好的热汽油性能、更高的效率和更高的带侧通道泵压缩比,该抽吸盖特别适用于双洪流带侧通道泵。
文档编号F04D5/00GK1248313SQ98802780
公开日2000年3月22日 申请日期1998年9月23日 优先权日1997年12月23日
发明者米歇尔·许贝尔, 维利·施特罗尔 申请人:罗伯特·博施有限公司