专利名称：一种水泵叶轮的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车构造的技术领域，涉及汽车发动机制冷却系统，更具体地 说，本发明涉及一种用于汽车发动机冷却用的水泵叶轮。
背景技术：
离心泵是一种通用水泵，应用于国民经济的各个领域，尤其是在发动机领 域应用比较广泛。
叶轮是离心泵的心脏，其性能的好坏直接影响离心泵的效率。现有的离心 泵存在的突出问题是效率不高、耗能大。其中，离心泵叶轮由轮座和轮轴组成， 在轮座周围均布单层螺旋形甩水叶片组成的叶轮，该单层叶片只能起到离心甩 水作用，压力低、排气性差，甩水叶片的角度设置不够合理；而且在发动机上 布置时其叶轮和涡壳之间的间隙有很大的关系。
目前，安装开式叶轮水泵的发动机存在冷却性不好致使排放要求不达标， 另外水泵的叶轮与发动机涡壳之间的间隙很难调节到最佳，从而减小了水泵的 泵水效率。
上述两方面始终困扰着水泵厂家和发动机生产厂家，目前为止还没有很好 的解决办法。在保证发动机给水泵的输出功相同的情况下，水泵的泵水效率高 可以使发动机冷却效率提高，冷却效果好了可以使发动机的燃烧更加的充分， 从而提高发动机的经济性能和排放性。所以在这方面还值得努力进行较大的改 进。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种水泵叶轮，其B的是提高水泵对发动机的冷却效果且使其结构紧凑。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为
本发明所提供的这种水泵叶轮，包括轮毂及设在轮毂中心、用于安装水泵 叶轮的叶轮孔，沿轮毂的圆周方向，还设有多个均布的、形状相同的叶片，所 述的叶片的两个端部分布在两个不相等的圆周上；所述的叶片在与水泵叶轮的 轴线垂直断面上的形状为弧形；在该断面上，所述的叶片的弧形在位于较小圆 周的端部的切线，与水泵叶轮1在该位置的径向射线的夹角为叶片入口角，即 所述的叶片的弧形在位于较大圆周的端部的切线，与水泵叶轮在该位置的 径向射线的夹角为叶片出口角，即3 2，所述的5 1为10° 20° ;所述的P2 为25° 45° 。
为使本发明更加完善，还进一步提出了以下更为详尽和具体的技术方案， 以获得最佳的实用效果，更好地实现发明目的，并提高本发明的新颖性和创造 性
所述的P1为17。 19° ;所述的P2为40。 44° 。 更进一步地，使所述的ei为18。；所述的P2为42。。 本发明所述的水泵叶轮上设叶轮前挡板和叶轮后挡板，所述的叶轮前挡板 和叶轮后挡板的形状为与水泵叶轮同轴的近似圆盘形；所述的叶片上位于水泵 叶轮的轴向的前后两个侧边，分别与所述的叶轮前挡板和叶轮后挡板4连接为 一体。
所述的叶片的数量为7个。
所述的水泵叶轮的整体结构的材料均采用工程塑料。
本发明采用上述技术方案，使得叶片采用最为合理的叶片入口角和叶片出 口角，提高冷却水的泵水效率，即提高其对发动机的冷却效果；设叶轮前后挡
片，使水泵的叶轮成为全闭式，减少了水泵与涡壳之间的安装间隙；采用合理
的叶片数量，进一步提高水泵的工作效率；叶轮的材质为工程塑料，减少水泵
的重量。
下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明
图1为本发明所提供的水泵叶轮的横剖面的结构示意图； 图2为图1所示结构的纵向剖面的结构示意图3为本发明所提供的水泵叶轮在发动机缸体上的安装结构示意图。 上述各图中的标记分别为
1、水泵叶轮，2、轮毂，3、叶轮前挡板，4、叶轮后挡板，5、叶轮孔，6、 叶片，7、叶片入口角，即P1， 8、叶片出口角，g卩P2， 9、水泵轴，10、水泵 水封，11、皮带轮，12、水泵出水口， 13、发动机缸体，14、水泵壳体，15、 水泵进水口， 16、节温器回水口。
具体实施例方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式
如所涉及 的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及 工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域 的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
如图l、图2和图3所表达的本发明的结构，本发明为一种水泵叶轮l，包 括轮毂2及设在轮毂2中心、用于安装水泵叶轮1的叶轮孔5，水泵叶轮1通过 叶轮孔5安装在水泵轴9上。水泵轴9通过皮带轮11驱动旋转。
水泵是通过水泵壳体14安装固定在发动机缸体13上的。水泵轴9与水泵 壳体14之间通过水泵水封10进行密封。
沿轮毂2的圆周方向，还设有多个均布的、形状相同的叶片5，两个叶片间 留有间隙，这些间隙以用来形成水道。
所述的各个叶片5的两个端部均相同地，分布在两个不相等的圆周上；即 每个叶片的一端在小圆周上，另一端在大圆周上，如图1所示。
各个叶片5位于大圆周的端部为水泵出水口 12;各个叶片5位于小圆周的 端部所形成的口部，与水泵进水口 15和节温器回水口 16连通。
仍如图1所示，所述的叶片5在与水泵叶轮1的轴线垂直断面上的形状为 弧形；叶片弧线的弯曲方向与叶轮的旋转方向相同。为了增大水泵进口流速， 所以叶片设计成圆弧形，使离心甩水的效果更好。在该断面上，所述的叶片5 的弧形在位于较小圆周的端部的切线，与水泵叶轮1在该位置的径向射线的夹 角为叶片入口角7，即IU;所述的叶片5的弧形在位于较大圆周的端部的切线， 与水泵叶轮l在该位置的径向射线的夹角为叶片出口角8，即e2。
为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服 其缺陷，实现提高水泵对发动机的冷却效果且使其结构紧凑的发明目的，本发 明采取的技术方案为
如图1所示，本发明所提供的这种水泵叶轮1，所述的g 1和e 2的取值范 围为P 1为10° 20° ; 02为25° 45° 。
上述技术方案，在无需增加发动机水泵尺寸的前提下，将水泵叶轮装配到 水泵轴上，通过改变叶轮叶片的叶片入口角P1和叶片进口角P2，来提高水泵 的工作效率，在不增加结构尺寸及结构复杂性的前提下，使水泵的冷却效果提 高。
下面是对叶片入口角P 1和叶片进口角P 2的进一步分析 进口排挤系数e h
e l=3.14Dl/3.14Dl-ZS/sinP 1
轴向速度
Vlr= e lVor
绝对速度
Vl=Vlr
圆周速度
Ul=3.14*Dl*n/60
其中，正弦函数在0° 90°之间为增函数，所以，当Pl越小，使的el 越大，从而使Vlr增大，从而使水泵的泵水能力增加。但是Pl根据经验在10 °以上、20°以下，即10° 20° 。如果叶片入口角7太小，会使水泵的入口 处的流速过大，容易在水泵进水口 15处形成低压，所以容易引起水泵的气蚀。
至于P2， 一般可根据经验和实验的结果，结合不同的使用条件和结构，在 25° 45°的范围内选择。
本发明根据实验所获得的数据，总结出以下的实施示例，供本领域的技术 人员在实施本发明时选择应用
实施例一
所述的P1为17。 19° ;所述的P2为40。 44° 。
可以选择的组合示例为
P 1:=17° ，P2=44° ;
P 1:=17。，3 2=40° ;
P 1:=17。，后2=42° ;
P 1:=19° ，3 2=42° ;
3 r=18。，P2=44° ;
P 1=18° ， 3 2=40° ;
P 1=18° ， P2=42°
P 1=19° ， P2=40° ;
P 1=19° ， P2=44° ;等等。
选择时，根据实际需要确定e 1和P 2的数值。
实施例二
更进一步地，使所述的P1为18° ;所述的3 2为42。。这是一种最佳的
选择方案，能适应不同的条件下的应用。
实施例三
本发明所述的水泵叶轮1上设叶轮前挡板3和叶轮后挡板4，所述的叶轮前 挡板3和叶轮后挡板4的形状为与水泵叶轮1同轴的近似圆盘形；所述的叶片5 上位于水泵叶轮1的轴向的前后两个侧边，分别与所述的叶轮前挡板3和叶轮 后挡板4连接为一体。
本实施例是将现有技术中的开式结构，改变叶轮的形式，使水泵的叶片分 布在两个挡板之间，使水泵叶轮和涡壳之间的间隙要求不是那么的严格，减少 了水泵与涡壳之间的安装间隙；这种形式是通过公式计算得来。水泵叶轮与涡 壳之间的距离大小对水泵的泵水能力的影响不是很大，这样大大减少了水泵在 发动机上安装的局限性；
相对与开式水泵来说在发动机上的布置更加的灵活了，从而提高发动机的 冷却效果。
安装有该叶轮的水泵(与传统的开式叶轮相比)不仅减小了涡壳的体积， 进而减小了发动机的体积；同时也提高了水泵的泵水效率，进而增强了发动机 的冷却效果，从而解决了发动机在整车上安装难的问题，同时提高了发动机的
燃油经济性和动力性。 实施例四
本发明所述的叶片5的数量为7个。这是根据实验获得的最佳叶片的数量。 实施例五
本发明所述的水泵叶轮1的整体结构的材料均采用工程塑料。其目的是在 保证叶片的强度的前提下，减少水泵的重量。
上述技术方案与现有技术有着明显和本质的区别，因此本发明具有突出的 实质性特点，并在技术取得显著进步，有推广和应用的价值。所以本发明提供 的技术方案是具有新颖性、创造性和实用性的
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上 述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性 的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在 本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种水泵叶轮，包括轮毂(2)及设在轮毂(2)中心、用于安装水泵叶轮(1)的叶轮孔(5)，沿轮毂(2)的圆周方向，还设有多个均布的、形状相同的叶片(5)，所述的叶片(5)的两个端部分布在两个不相等的圆周上；所述的叶片(5)在与水泵叶轮(1)的轴线垂直断面上的形状为弧形；在该断面上，所述的叶片(5)的弧形在位于较小圆周的端部的切线，与水泵叶轮(1)在该位置的径向射线的夹角为叶片入口角(7)，即β1；所述的叶片(5)的弧形在位于较大圆周的端部的切线，与水泵叶轮(1)在该位置的径向射线的夹角为叶片出口角(8)，即β2，其特征在于所述的β1为10°～20°；所述的β2为25°～45°。
2、 按照权利要求1所述的水泵叶轮，其特征在于所述的fU为17。 19 ° ;所述的P2为40。 44° 。
3、 按照权利要求2所述的水泵叶轮，其特征在于所述的P1为18。；所 述的02为42。。
4、 按照权利要求1或2或3所述的水泵叶轮，其特征在于所述的水泵叶 轮(1)上设叶轮前挡板(3)和叶轮后挡板(4)，所述的叶轮前挡板(3)和叶 轮后挡板(4)的形状为与水泵叶轮(1)同轴的近似圆盘形；所述的叶片(5) 上位于水泵叶轮(O的轴向的前后两个侧边，分别与所述的叶轮前挡板(3) 和叶轮后挡板(4)连接为一体。
5、 按照权利要求1或2或3所述的水泵叶轮，其特征在于所述的叶片(5) 的数量为7个。
6、 按照权利要求4所述的水泵叶轮，其特征在于所述的叶片(5)的数 量为7个。
7、 按照权利要求1或2或3或6所述的水泵叶轮，其特征在于所述的水 泵叶轮(1)的整体结构的材料均采用工程塑料。
全文摘要
本发明公开了一种水泵叶轮，叶片入口角(7)，即β1；叶片出口角(8)，即β2，所述的β1为10°～20°；所述的β2为25°～45°。采用上述技术方案，使得叶片采用最为合理的叶片入口角和叶片出口角，提高冷却水的泵水效率，即提高其对发动机的冷却效果；设叶轮前后挡片，使水泵的叶轮成为全闭式，减少了水泵与涡壳之间的安装间隙；采用合理的叶片数量，进一步提高水泵的工作效率；叶轮的材质为工程塑料，减少水泵的重量。
文档编号F04D29/18GK101368573SQ20081021210
公开日2009年2月18日 申请日期2008年9月8日 优先权日2008年9月8日
发明者赵前进 申请人:奇瑞汽车股份有限公司