专利名称：具有被容置在流体通路中的叶片的再生泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种再生泵。
背景技术：
再生泵是这样一种泵，多个叶片在环形流体通路内被驱动，从而向被供应到流体通路内的流体提供动能。例如，再生泵被用于向从内燃机中排出的废气提供气体，从而减少包含在所述废气内的排放。
例如日本未审结专利文献7-119686或图8介绍了一种类型的再生泵。下文将结合图8介绍这种类型的再生泵。在图8中，再生泵100的流体通路的叶片通过区域的横截面区域具有半圆形状，流体通路的叶片未通过区域的横截面区域也具有半圆形状。叶片通过区域的横截面区域被定义为流体通路的横截面的一部分，也就是叶片101通过该区域。流体通路的横截面区域与流体通路内的主流方向垂直。叶片未通过区域的横截面区域被定义为流体通路的横截面的一部分，也就是叶片101不通过该区域。例如日本未审结专利文献7-119686或图9介绍了另一种类型的再生泵。下文将结合图9介绍这种类型的再生泵。在图9中，再生泵100的叶片通过区域的横截面区域具有四分之一圆形状，再生泵100的叶片未通过区域的横截面区域也具有下述形状，也就是包括半圆形状和线性部分，该线性部分从半圆部分的一端延伸。
图10和11分别显示图8和9的局部放大视图，被供应到再生泵100内的流体从叶片101接收动能。从而流体从一个凹进部分移动到另一个凹进部分，所述每个凹进部分被定义在相应毗邻叶片101之间，流体在叶片通过区域和叶片未通过区域之间之间打漩。叶片通过区域的横截面区域被定义为流体通路的一部分，也就是叶片101通过该区域。叶片未通过区域的横截面区域被定义为流体通路的一部分，也就是叶片101不通过该区域。
在叶片通过区域和叶片未通过区域之间之间打漩的致冷剂流动将被称作涡旋流动。涡旋流动的流速在叶片通过区域相对较高，在叶片未通过区域的外周边部分也相对较高。然而，流向叶片未通过区域的中心部分的涡旋流动的流速下降，在或围绕叶片未通过区域的中心部分的涡旋流动的流速几乎为零。因而，在图10和11所示的再生泵100的涡旋流动情况下，当涡旋流动的中心从叶片101的轴侧外边缘(图10或11中叶片101的左侧边缘)移动到叶片未通过区域时，叶片未通过区域具有非返回区域，从该区域，流体不能返回叶片通过区域。因而，叶片101的轴侧外边缘被定义为叶片101的外边缘，在平行于叶片101转动轴线的方向上，其位于叶片101的一端(图10或11所示叶片的左端)。位于所述非返回区域内的流体不能接收来自叶片101的动能，从而流体主流的流速下降。因而，再生泵100的流出速率下降，从而，再生泵100的效率下降。
即使当涡旋流动的中心偏向叶片101的轴侧外边缘，以便减少非返回区域，由于叶片未通过区域和叶片通过区域之间不适合的比值，再生泵100的效率可以被减少。
例如，当叶片未通过区域相对于叶片通过区域非常小时，流体可以沿流体主流流动方向移动的区域变小。因而，沿主流流动方向的流体的流速太大，因而，由流体通路壁所引起的摩擦损耗增大，从而再生泵100的效率下降。当流体以低压从再生泵100排出时，这一点非常明显。
相反，当叶片未通过区域相对于叶片通过区域非常大时，如图7所示，非涡旋流动区域也就是基本不存在涡旋流动的区域，将在流体通路的径向内壁上产生。非涡旋流动区域内的流体不能从叶片101接收动能，因而，主流流动方向上的流速降低。从而，再生泵100的效率下降。当流体以高压从再生泵100排出时，这一点非常明显。
发明内容
鉴于上述缺陷，本发明的目的是提供一种可以提供改善泵效率的再生泵。
为了本发明的上述目的，提供一种包括壳体和叶轮的再生泵。所述壳体形成引导流体的环形流体通路，所述叶轮被可转动地容置在壳体内，并具有多个沿周向一个接一个地被设置的叶片，从而当叶轮转动时，向流体通路内的流体提供动能。再生泵满足关系0.60≤b/a≤0.76，其中“a”是每个叶片的轴向宽度，“b”是总轴向距离，是叶片的第一轴侧外边缘和相对的流体通路的第一轴向侧内壁之间的第一轴向距离与叶片的第二轴侧外边缘和相对的流体通路的第二轴向侧内壁之间的第二轴向距离之和。
通过参阅说明书、权利要求书和附图，本发明的其它目的、特征和优点将变得清楚。
图1是一个符合本发明实施例的再生泵的横截面视图；图2是一个沿图1中II-II线所作的横截面视图；图3是图1的局部放大视图，显示了再生泵的流体通路内的涡旋流动；
图4是一个图表，显示了泵的最大效率和b/a之间的关系；图5是一个图表，显示了泵的最大效率和S2/S1之间的关系；图6是一个图表，显示了泵的最大效率和排放压力之间的关系；图7是一个显示非涡旋流动区域的视图，其中，在比较示例的流体通路的径向内壁上不存在涡旋流动；图8是一个现有再生泵的横截面视图；图9是另一个现有再生泵的横截面视图；图10是图8的局部放大视图，显示了在再生泵的流体通路内产生的涡旋流动；图11是图9的局部放大视图，显示了在再生泵的流体通路内产生的涡旋流动。
具体实施例方式
下文将结合附图介绍符合本发明实施例的再生泵1。本实施例的再生泵1是一种泵，其中，多个叶片3在环形流体通路2内被驱动，向被供应到流体通路2内的流体提供动能。例如，使用再生泵向从内燃机(未示)排出的废气中提供气体，从而减少包含在所述废气内的排放。
如图1和2所示，再生泵1包括壳体4、叶轮5和驱动轴6。壳体4形成流体通路2。叶轮5被容置在壳体4内。此外，叶轮5被形成为配备有叶片3的圆盘体，沿圆盘体的圆周方向上，叶片3被设置的一个靠着一个，并向流体通路2内的流体提供动能。驱动轴6被转动，从而驱动叶轮5。
如图1所示，壳体4包括前元件7和后元件8，它们被分开形成并分别被设置在壳体4的前侧和后侧上。如图1和2所示，壳体4具有流体通路2、叶轮主体接收部分10、进入通路11、排出通路12和狭窄通路部分13。叶轮主体接收部分10容置叶轮5的叶轮主体9。再生泵1的前后方向就是图1中的左右方向，此外所述前后方向与叶轮5的轴向也就是叶轮5的转动轴线方向对齐。
参考图1，与流体主流流动方向垂直的流体通路2的横截面具有叶片通过区域横截面区域14和叶片不通过区域横截面区域15。叶片通过区域横截面区域14具有基本矩形形状，其中两个基本四分之一圆被对称设置在前后方向上。叶片不通过区域横截面区域15具有下述形状，采用对称方式，在前侧和后侧包括半圆部位和线性部位。流体主流的流动方向是沿流体通路2的中心线方向。叶片通过区域横截面区域14涉及流体通路2的横截面的一部分，该部分与流体主流的流动方向垂直，叶片3通过该部分。叶片不通过区域横截面区域15涉及流体通路2的横截面的一部分，该部分与流体主流的流动方向垂直，叶片3不通过该部分。叶片通过区域横截面区域14和叶片不通过区域横截面区域15一起合作，形成流体通路2的横截面。
狭窄通路部分13涉及壳体4的内部部分，位于进入通路11和排出通路12之间，接收相应的叶片3。如图1所示，狭窄通路部分13的每个轴侧内壁和每个对应叶片3的相对一个轴侧外边缘3a、3b之间的间隙被设定为预定小的数值，以便有效地排出流体，所述流体接收动能并被加压。从而，狭窄通路部分13的横截面部分具有普通的矩形形状，其对应于叶片3的形状。
如图1和2所示，叶轮5包括圆盘形的叶轮主体9和叶片3。叶轮主体9被驱动轴6驱动，叶片3从叶轮主体9的径向外边缘径向向外延伸并在流体通路2内沿周向一个接一个地被设置。
如图1所示，叶轮主体9包括外周部位16，沿轴向上其相对于叶轮主体9的其它部位变厚，外周部位16被容置在阶梯部分17内，采用这种方式其位于叶轮主体接收部分10的径向外边缘内，从而，预定轴向间隙和预定径向间隙被设置在外周部位16和阶梯部分17之间。外周部位16的径向外边缘16a被凹切加工，形成两个四分之一圆，所述两个四分之一圆相对于外周部位16的轴线中心在外周部位16横截面的前后方向上对称分布。于是，外周部位16的径向外边缘16a的轴向中心在横截面上形成顶点。此外，外周部位16的径向外边缘16a的相对轴端中的每个轴端与流体通路2的相应的相对轴侧内壁2a、2b形成光滑的连接。采用这种方式，如图3所示，在叶片通过区域18内，在没有形成不正常停滞区域的状态下，形成涡旋流动。此时，叶片通过区域18涉及流体通路2的一部分，也就是叶片3通过该部分。相反，包含叶片3的叶轮5不通过的流体通路2的一部分被称作叶片不通过区域19。此外，在叶片通过区域18和叶片不通过区域19之间打漩的流体流动被称作涡旋流动。
阶梯部分17沿流体通路2的内周侧被形成。沿狭窄通路部分13的内周侧被形成的阶梯部分17的一部分形成一部分狭窄通路部分13，从而确定了狭窄通路部分13的矩形横截面。类似于叶片3的轴侧外边缘3a、3b，在阶梯部分17的内壁和外周部位16的每个轴侧外边缘之间形成小间隙，在在阶梯部分17的内壁和外周部位16的径向内边缘16b之间也形成小间隙。
如图1所示，类似于叶片通过区域横截面区域14，每个叶片3具有基本矩形横截面。此外，每个叶片3从外周部位16的轴侧外边缘16a线性向外延伸，如图2所示。被定义在相应毗邻两个叶片3之间的凹入空间构成叶片通过区域18。如图1所示，被定义在叶片3的径向外边缘3c和相对的流体通路2的径向内壁2c之间的径向外空间形成叶片不通过区域19的一部分。而且，被定义在叶片3的第一轴向侧外边缘3a(图1中叶片3的左侧边缘)和相对的流体通路2的第一轴侧内壁2a之间的第一轴侧外空间(前侧空间)形成叶片不通过区域19的另一部分。此外，被定义在叶片3的第二轴向侧外边缘3b(图1中叶片3的右侧边缘)和相对的流体通路2的第二轴侧内壁2b之间的第二轴侧外空间(后侧空间)形成叶片不通过区域19的另一部分。在本实施例中，流体通路2的第一轴侧内壁2a通常与流体通路2的第二轴侧内壁2b平行。
如图1所示，驱动轴6延伸穿过后元件8并与叶轮主体9的中心相连。转动扭距从电动机(未示)通过驱动轴6传送到叶轮主体9上，从而驱动叶轮主体9。
下文将结合附图介绍本实施例的再生泵1的特征。首先参考图1，再生泵1满足0.60≤b/a≤0.76的关系，其中“a”是每个叶片3的轴向宽度，“b”是总轴向距离，是叶片3的第一轴侧外边缘3a和相对的流体通路2的第一轴向侧内壁2a之间的第一轴向距离(b/2)与叶片3的第二轴侧外边缘3b和相对的流体通路2的第二轴向侧内壁2b之间的第二轴向距离(b/2)之和。在本实施例中，b/a等于0.68。在本实施例中，被定义在流体通路2的第一轴向侧内壁2a与叶片3的第一轴侧外边缘3a之间的第一轴侧空间(前侧空间)与被定义在流体通路2的第二轴向侧内壁2b与叶片3的第二轴侧外边缘3b之间的第二轴侧空间(后侧空间)对称。因而，第一轴侧空间的第一轴向距离(b/2)与第二轴侧空间的第二轴向距离(b/2)之和被定义为总轴向距离(b)。
而且，再生泵1满足关系1.0≤S2/S1≤1.2，其中“S1”是叶片通过区域横截面区域14的尺寸，“S2”是叶片不通过区域横截面区域15的尺寸，在本实施例中，S2/S1是1.1。
叶片3的形状是基本矩形。
下文将介绍本实施例再生泵1的操作。在驱动轴6的作用下，本实施例再生泵1的叶片3在图2中逆时针转动。本实施例中被用作流体的空气通过进入通路11被抽进流体通路2内。被抽进流体通路2内的空气流入一个凹入空间(下文简称为凹槽)内，每个凹入空间形成叶片通过区域18的一部分并且每个凹入空间被定义在相应毗邻两个叶片3之间。流入所述凹槽内的空气从相应的叶片3接收动能，从叶片通过区域18至叶片不通过区域19打漩。随后，盘旋进入叶片不通过区域19内的空气沿逆时针方向流入下一个凹槽内，同时形成涡旋流动，并从相应的叶片3接收动能。然后空气从叶片通过区域18盘旋进入叶片不通过区域19内，并运动到下一个凹槽内。最终空气到达排出通路12，并通过排出通路12从再生泵1中排出。采用这种方式，空气被加压到预定压力。
本实施例获得下述优点。在本实施例中，b/a是0.68，满足0.60≤b/a≤0.76。采用这种方式，“a”和“b”之间的比值被维持，涡旋流动的中心可以被定位的更靠近叶片3的相应轴侧外边缘3a、3b。
也就是在现有技术的再生泵内，如图10和11所示，“b”相对于“a”非常大，从而在叶片不通过区域内，涡旋流动的中心被设置的远离叶片的轴侧外边。然而参考图4，当满足b/a≤0.76时，涡旋流动的中心可以被设置的更靠近叶片3的轴侧外边缘，从而减少流体不能返回叶片通过区域18的不返回区域，限制了泵效率的下降。在改变排放压力时被取得的图6的最大效率被用作在b/a预定值或S2/S1预定值时所测量的泵性能的测量。
当“b”相对于“a”非常小时，当在叶片的径向外边缘和相应的流体通路径向内壁之间形成基本间隙时，如图7所示，在靠近流体通路的径向内壁的位置，产生基本上不存在涡旋流动的非打漩区域，因而，主流的流动方向内的流速被减少，从而减少泵效率。然而参考图4，当满足0.60≤b/a时，上述问题被减轻，限制泵效率的下降。
在本实施例中，S2/S1是1.1，从而满足1.0≤S2/S1≤1.2。采用这种方式，叶片通过区域横截面区域14的尺寸S1和叶片不通过区域横截面区域15的尺寸S2采用适合方式被维持，限制泵效率下降。
当S2相对于S1非常小时，空气沿主流流动方向可以运动的区域变小，从而，空气沿主流流动方向的流速变的太大，因而由流体通路壁引起的摩擦损耗变大，泵效率下降。然而，如图5所示，当满足关系1.0≤S2/S1时，上述问题被减轻，限制泵效率的下降。
相反，当S2相对于S1非常大时，如图7所示，在靠近流体通路的径向内壁的位置，产生基本上不存在涡旋流动的非打漩区域，因而，主流流动方向内的流速被减少，从而减少泵效率。然而参考图5，当满足S2/S1≤1.2时，上述问题被减轻，限制泵效率的下降。
在本实施例中，叶片3的形状是基本矩形的。狭窄通路部分13的横截面可以被形成为矩形形状，允许轻易地制造和组装壳体4。
上市实施例可以进行下述改进。
在本实施例的再生泵1内，叶片通过区域横截面区域14具有下述形状，也就是两个基本四分之一圆被对称设置在前后方向上。此外，叶片不通过区域横截面区域15具有下述形状，采用对称方式，在前侧和后侧包括半圆部位和线性部位。然而，本发明并不局限于这种结构。例如，叶片通过区域横截面区域14可以被形成为半圆形状，叶片不通过区域横截面区域15可以被形成为半圆形状。半圆形状的叶片通过区域横截面区域14和半圆形状的叶片不通过区域横截面区域15可以在前后方向对称设置，或象上述实施例那样不对称地设置，或象上述改进示例那样不对称地设置。
本发明的再生泵1是径向离心泵，其中，每个叶片3沿径向从外周部位16的径向外边缘16a线性向外延伸。然而，每个叶片3可以是向前叶片，沿转动方向倾斜，或可以是向后叶片，沿与转动方向相反的方向倾斜。而且，可以沿轴向一个一个地设置多个叶片。上述实施例的泵并不局限于离心泵，可以是轴向流动泵或斜流泵。
在上述实施例中，空气被用作要被加压的流体。然而，要被加压的流体并不局限于空气，可以是诸如水的液体，或可以是两相流体。两相流体可以是气液流体、固液流体(也就是粉末和气体的混合物)或固液流体(例如淤浆)。
在上述实施例中，叶片3的形状是基本矩形的。然而每个叶片3的形状可以是适合形状。例如叶片3的径向外边缘3c的一部分可以被凹切或可以突出。叶片3的整个径向外边缘3c可以具有光滑的曲线边缘。
对于本领域技术人员来说，其它优点和改型是显而易见的，本发明并不局限于具体细节、不同设备和所述所示示例。
权利要求
1.一种再生泵，包括壳体(4)，其形成引导流体的环形流体通路(2)；叶轮(5)，其被可转动地容置在壳体(4)内，具有多个沿周向一个接一个地被设置的叶片(3)，从而当叶轮(5)转动时，向流体通路(2)内的流体提供动能，其中再生泵满足关系0.60≤b/a≤0.76，其中“a”是每个叶片(3)的轴向宽度，“b”是总轴向距离，其是叶片(3)的第一轴侧外边缘(3a)和相对的流体通路(2)的第一轴向侧内壁(2a)之间的第一轴向距离与叶片(3)的第二轴侧外边缘(3b)和相对的流体通路(2)的第二轴向侧内壁(2b)之间的第二轴向距离之和。
2.如权利要求1所述再生泵，其特征在于再生泵满足关系1.0≤S2/S1≤1.2，其中“S1”是流体通路(2)的叶片通过区域横截面区域(14)的尺寸，叶片通过区域横截面区域(14)与流体通路(2)内流体主流的流动方向垂直，叶片(3)通过该区域，“S2”是流体通路(2)的叶片不通过区域横截面区域(15)的尺寸，叶片不通过区域横截面区域(15)与流体通路(2)内流体主流的流动方向垂直，叶片(3)不通过该区域。
3.如权利要求1或2所述再生泵，其特征在于每个叶片(3)具有基本矩形形状。
4.如权利要求1～3之一所述再生泵，其特征在于流体通路(2)的第一轴向侧内壁(2a)与流体通路(2)的第二轴向侧内壁(2b)基本平行。
全文摘要
再生泵的壳体(4)形成引导流体的环形流体通路(2)。叶轮(5)被可转动地容置在壳体(4)内，并具有多个沿周向一个一个地被设置的叶片(3)，从而当叶轮(5)转动时，向流体通路(2)内的流体提供动能。再生泵满足关系0.60≤b/a≤0.76，其中“a”是每个叶片(3)的轴向宽度，“b”是总轴向距离，是叶片(3)的第一轴侧外边缘(3a)和相对的流体通路(2)的第一轴向侧内壁(2a)之间的第一轴向距离与叶片(3)的第二轴侧外边缘(3b)和相对的流体通路(2)的第二轴向侧内壁(2b)之间的第二轴向距离之和。
文档编号F04D23/00GK1590771SQ20041006821
公开日2005年3月9日 申请日期2004年8月25日 优先权日2003年8月26日
发明者安田真范, 横山慎一 申请人:株式会社电装