专利名称：泵组件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种泵组件以及制造泵组件的方法。
背景技术：
轴驱动离心叶片泵通常用于冷却汽车发动机。水或其它流体被轴向引入泵中并且径向离开而进入一个或多个蜗形管。这种轴典型地由发动机曲轴直接或间接机械驱动，并由此而以与发动机速度成比例的某种速度旋转。泵的设计影响着泵的效率。泵的效率的提高意味着在驱动该泵时消耗较少的功率，并且能够导致燃料经济性的提高。小于理想的流体流导致流场中的流的分离，流的分离降低泵的容量并且由于气蚀而可能会引起并不希望的泵的噪声。在由于流的分离区内的低压条件而出现流体的局部沸腾时出现气蚀。结果， 在流中产生蒸汽泡。这些泡在流从泵的压力相对较低的区域(如流体入口)向压力相对较高的区域0Π排出区域或出口区域)流动时破裂或压破。某些叶轮设计可被构造成降低气蚀并提高泵的效率。叶轮的几何构造包括泵的导叶或叶片以及护罩的设计对叶轮的砂模铸造比对较为廉价的冲压模铸的需求更为迫切。
发明内容
一种泵组件和制造泵组件的方法采用一种“分开式护罩”设计，以允许压模铸造叶轮，而仍提供使流穿过该泵组件的所希望的护罩和叶轮形状。这种方法包括砂模铸造带有型腔的泵壳和压模铸造叶轮，叶轮包括泵叶片和护罩的第一部分。可将该泵壳砂模铸造为单件式部件，且可将该叶轮压模铸造为另一单件式部件。泵盖设有该护罩的第二部分。将该泵盖插入该型腔中以使该护罩的第二部分邻近于该护罩的第一部分，从而提供基本上连续的表面，该连续的表面部分地限定穿过该叶轮的流通道。这样就将该护罩的这些分开部分布置成限定完整的泵组件内的基本上邻接的护罩，从而允许压模铸造该叶轮，而仍提供由整个护罩的设计所能够提供的泵送效率的优点。因此，提供一种泵组件，该泵组件具有限定型腔的泵壳。叶轮插入该型腔内。该叶轮具有叶片以及护罩的与这些叶片整体形成的第一部分。这些叶片和该护罩的第一部分部分地确立多个流室。环状泵盖在该型腔安装到该泵壳。该泵盖限定该护罩的第二部分，该第二部分进一步地确立该多个流室。该泵组件可包括在发动机组件中，并且可形成用于该发动机组件的冷却回路的一部分。通过将该护罩分成两个分离的部件，能够压模铸造该叶轮，以实现该泵盖的总体流设计，这种流设计会相对于冲压叶轮提高泵的效率，从而导致较佳的燃料经济性。压模铸造叶轮比在护罩不是分离的情况下往往必要的砂模铸造廉价。这种组件相对易于组装，并且提供稳固的密封和部件设计，从而进一步地提高泵的效率。本发明还涉及以下技术方案。1. 一种制造泵组件的方法，包括 砂模铸造带有型腔的泵壳；压模铸造叶轮，所述叶轮包括多个泵叶片以及护罩的第一部分；以及将泵盖插入所述型腔；其中，所述泵盖限定所述护罩的第二部分，在插入到所述型腔内时，所述第二部分邻近于所述护罩的第一部分。2.如技术方案1所述的方法，其中，所述泵壳是一种单件式部件，且所述叶轮是另一单件式部件。3.如技术方案1所述的方法，进一步包括 加工所述叶轮的外周；以及
将所述叶轮插入所述型腔；其中，所述叶轮的经过加工的外周构造成在插入所述型腔内时具有与所述泵壳的预定间隙。4.如技术方案3所述的方法，进一步包括将可旋转的轴插入到所述型腔内；其中，所述叶轮安装到所述可旋转的轴。5.如技术方案1所述的方法，其中，所述泵盖被压配合到所述型腔内。6.如技术方案1所述的方法，进一步包括
将所述泵壳紧固到发动机组，以使流体能够从所述泵盖穿过所述叶轮和所述泵壳到达所述发动机组。7.如技术方案1所述的方法，进一步包括
将进给管插入到所述泵盖内以向所述叶轮和泵壳供给流体。8.如技术方案1所述的方法，其中，压模铸造所述叶轮包括 将第一模具和第二模具彼此相对布置；以及
使多个工具大体垂直于所述第一模具和第二模具延伸；其中，所述第一模具和第二模具限定所述叶轮的相对表面，包括所述护罩的第一部分，且在压模铸造所述叶轮时，所述多个工具限定流室。9. 一种泵组件，包括 泵壳，所述泵壳限定型腔；
叶轮，所述叶轮插入所述型腔内；其中，所述叶轮具有叶片以及护罩的第一部分，所述第一部分与所述叶片整体形成；其中，所述叶片和所述护罩的第一部分部分地确立多个流室；以及
环状泵盖，所述泵盖在所述型腔安装到所述泵壳；其中，所述泵盖限定所述护罩的第二部分，所述第二部分进一步地确立所述多个流室。10.如技术方案9所述的泵组件，其中，所述护罩的第一部分和第二部分在所述叶轮插入到所述型腔内且所述环状泵盖安装到所述泵壳时限定基本上连续的表面。11.如技术方案9所述的泵组件，进一步包括
管，所述管安装在所述泵盖内，用于向所述叶轮供给流体。12.如技术方案9所述的泵组件，所述泵组件与发动机组结合；其中，所述泵壳构造成安装到所述发动机组，以使流体从所述泵壳流入所述发动机组。13. 一种发动机组件，包括 发动机组；
泵组件，所述泵组件操作地连接到所述发动机组并且具有 限定型腔的泵壳；叶轮，所述叶轮插入到所述型腔内；其中，所述叶轮具有叶片以及护罩的第一部分，所述第一部分与所述叶片整体形成；其中，所述叶片和所述护罩的第一部分部分地确立多个
流室；
环状泵盖，所述泵盖在所述型腔安装到所述泵壳；其中，所述泵盖限定所述护罩的第二部分，所述第二部分进一步地确立所述多个流室；以及
其中，所述泵组件形成用于所述发动机组件的冷却回路的一部分，并且可操作为将流体引导通过所述冷却回路。14.如技术方案13所述的发动机组件，其中，所述护罩的第一部分和第二部分在所述叶轮插入到所述型腔内且所述环状泵盖安装到所述泵壳时限定基本上连续的表面。15.如技术方案13所述的发动机组件，进一步包括 管，所述管安装在所述泵盖内，用于向所述叶轮供给流体。在结合附图时从下面对实现本发明的最佳模式进行的详细描述会容易地明白本发明的上述特征和有益效果以及其它特征和有益效果。
图1是以局部断面图示出的螺栓连接到发动机组的水泵组件的示意性截面透视图2是以分解图示出的图1中的水泵组件的叶轮和泵盖的示意性截面透视图； 图3是用于铸造图1和图2中的叶轮的模具和嵌入件的示意性透视图； 图4是制造图1中的水泵组件的方法的流程图；以及
图5是图2中的相互组装在一起的叶轮和泵盖的以图2中的线5-5截取的示意性截面图。
具体实施例方式参看这些视图，其中，相同的附图标记指代相同的部件，且图1示出了用螺栓13 (在图1中仅将一个螺栓13标号)安装到发动机组12的泵组件10。泵组件10和发动机组 12是发动机组件15的一部分，发动机组件如汽车发动机组件。泵组件10是一种轴驱动离心汽车水泵，但权利要求书所主张的本发明并不仅限于此。泵组件10是一种有效的设计， 并且根据一种有成本效率的方法100制造，这种方法在下面进行描述。图1示出了包括泵壳14的泵组件10。泵壳14是一种被砂模铸造以限定型腔16 和蜗形管18的单件式部件。泵组件10包括插入型腔16的一个端部中的可旋转的轴20。 密封22避免流体经过轴20流出型腔16。将轴20连接以随着链轮M旋转，该链轮由链条 (未示出)驱离发动机组件15的发动机曲轴。还可以使用用于驱动轴20的替代装置，如齿轮装置。将单件式压模铸造的叶轮沈插入型腔16中，以使轴20延伸穿过叶轮沈的开孔 27，且将叶轮沈安装到轴20上以随着轴20旋转。叶轮沈在图2中最佳地示出，并且包括整体叶片28以及护罩32的第一部分30。这些叶片28以及护罩32的第一部分30部分地限定流室33。对叶轮沈的外周34进行加工，以使叶轮沈在插入型腔16中时限定与泵壳 14的预定间隙36，如图1所示。为了提高泵的效率，希望这些流室33中的每一个具有恒定的截面区域，该截面区域大体垂直于穿过该室33的流体流的方向。为这些流室33设有这种构造要求护罩32比能够通过压模铸造所形成的延伸得更远，因为将整个护罩32与叶轮 26 一起压模铸造会引起模锁。参看图2，为了提供叶轮沈的这种希望的构造，将护罩32的第二部分38与分离的部件整体制成，该分离的部件即环状泵盖40，该泵盖插入图1中的型腔16内，以使护罩32 的第二部分38邻近于护罩32的第一部分30。实际上，第一部分30和第二部分38限定连续的表面42 (在图1和图5中示出)，该连续的表面进一步地限定具有恒定的截面区域的流室33，该截面区域垂直于流体流。可以加工、锻造或以其它方式形成泵盖40。泵盖40的尺寸设计为压配合到型腔16内。泵盖40与泵壳14之间的密封44避免经过泵盖40的泄漏。用于发动机组件15的冷却剂回路部分地由流体进给管46限定，该流体进给管46 插入泵盖40内、安装到泵盖40，并且带有密封48以避免从泵组件10的泄漏。通过进给管 46以箭头50的方向将流体供给到该泵中，在此例中，这种流体是水。然后流体穿过这些不同的流通道33以箭头5254的方向流动(仅流入图2中的这些流通道33中的由箭头52、54 表示的两个中，但流体流可以类似的方向通过另外的流通道33)。由第一部分30和第二部分38形成的护罩32部分地产生这些流通道33的恒定的截面区域。流体以箭头56的方向穿过不同的蜗形管18离开泵壳14并穿过组12中的开口(未示出)进入发动机组12，该开口与蜗形管18连通。泵组件10进一步地限定用于发动机组件10的冷却剂回路，因为其将流体导入发动机组12。参看图3，图中示出了将第一模具60、第二模具62和多个工具64定位以压模铸造图2中的叶轮沈，这些工具64可以称为滑块64。第一模具60和第二模具62布置成彼此相对并且构造成形成叶轮沈的相对表面。即，第一模具60形成叶轮沈的第一表面66(见图2)以及流区域33的一部分和叶片观的一部分，该第一表面66称为上表面，且可通过仅以轴向方向(即图5中的直立向上方向)移动第一模具来形成流区域33的该部分和叶片观的该部分。第二模具62形成叶轮沈的第二表面68 (见图2)，该第二表面称为下表面。工具64大体垂直于这些模具60、62布置并且向内延伸以部分地限定叶片观并且部分地限定图2中的流通道33。参看图4，图中示出了制造图1中的泵组件10的方法100的流程图。虽然就泵组件10进行了描述，但方法100可以用于制造其它泵组件。方法100不必以该流程图中所示出的顺序来实现。方法100包括块102，用于砂模铸造带有型腔16的泵壳14。对泵壳14 进行构造以使其可被砂模铸造成单件式部件，从而有助于减少泄漏，若将多个件相互紧固以形成多件式泵壳，则有可能出现这种泄漏。在块104中，压模铸造叶轮26。压模铸造可比砂模铸造更有经济性。通过将护罩 32分成两个护罩部分，即第一部分30和第二部分38，提供了由表面42提供的所希望的护罩轮廓(在图5中最佳地示出)，而无在整个护罩32与叶轮沈成一体时会出现的模锁。块 104包括子块106和108。在块106中，布置有图3中的模具60、62。在块108中，将工具 64延伸以限定示于图2中的叶轮沈的叶片28和流室33。在块110中，在压模铸造叶轮沈之后，对示于图2中的外周34进行加工。在块112 中，将图1中的可旋转的轴20插入型腔16内。在块114中，然后将叶轮沈插入型腔16内并到达轴20上。经过加工的外周34限定与泵壳14的预定的间隙36。
在块116中，加工、形成或以其它方式提供泵盖40，且其尺寸为使其能够被插入以在块118中压配合到型腔16内。在将泵盖40插入到型腔16内时，护罩32的第二部分38 邻近于护罩32的第一部分30以限定基本上连续的表面42，该连续的表面使流通道33能够成为所希望的形状，以提高叶轮26的泵送效率。在块120中，泵盖12安装到发动机组12并且用螺栓13或任何其它类型的适当的紧固件紧固到该发动机组。然后可将链轮M紧固到轴20。在块122中，将进给管46插入泵盖40中以允许流体流穿过泵盖40流到叶轮沈并进一步流到发动机组12。虽然已对实现本发明的最佳方式进行了详细描述，但本发明相关领域中熟练的技术人员会认识到用于实施本发明的各种替代设计和实施方式，而并不背离所附的权利要求书的范围。
权利要求
1.一种制造泵组件的方法，包括 砂模铸造带有型腔的泵壳；压模铸造叶轮，所述叶轮包括多个泵叶片以及护罩的第一部分；以及将泵盖插入所述型腔；其中，所述泵盖限定所述护罩的第二部分，在插入到所述型腔内时，所述第二部分邻近于所述护罩的第一部分。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述泵壳是一种单件式部件，且所述叶轮是另一单件式部件。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括 加工所述叶轮的外周；以及将所述叶轮插入所述型腔；其中，所述叶轮的经过加工的外周构造成在插入所述型腔内时具有与所述泵壳的预定间隙。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括将可旋转的轴插入到所述型腔内；其中，所述叶轮安装到所述可旋转的轴。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述泵盖被压配合到所述型腔内。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括将所述泵壳紧固到发动机组，以使流体能够从所述泵盖穿过所述叶轮和所述泵壳到达所述发动机组。
7.如权利要求1所述的方法，进一步包括将进给管插入到所述泵盖内以向所述叶轮和泵壳供给流体。
8.如权利要求1所述的方法，其中，压模铸造所述叶轮包括 将第一模具和第二模具彼此相对布置；以及使多个工具大体垂直于所述第一模具和第二模具延伸；其中，所述第一模具和第二模具限定所述叶轮的相对表面，包括所述护罩的第一部分，且在压模铸造所述叶轮时，所述多个工具限定流室。
9.一种泵组件，包括 泵壳，所述泵壳限定型腔；叶轮，所述叶轮插入所述型腔内；其中，所述叶轮具有叶片以及护罩的第一部分，所述第一部分与所述叶片整体形成；其中，所述叶片和所述护罩的第一部分部分地确立多个流室；以及环状泵盖，所述泵盖在所述型腔安装到所述泵壳；其中，所述泵盖限定所述护罩的第二部分，所述第二部分进一步地确立所述多个流室。
10.一种发动机组件，包括 发动机组；泵组件，所述泵组件操作地连接到所述发动机组并且具有 限定型腔的泵壳；叶轮，所述叶轮插入到所述型腔内；其中，所述叶轮具有叶片以及护罩的第一部分，所述第一部分与所述叶片整体形成；其中，所述叶片和所述护罩的第一部分部分地确立多个流室；环状泵盖，所述泵盖在所述型腔安装到所述泵壳；其中，所述泵盖限定所述护罩的第二部分，所述第二部分进一步地确立所述多个流室；以及其中，所述泵组件形成用于所述发动机组件的冷却回路的一部分，并且可操作为将流体引导通过所述冷却回路。
全文摘要
本发明涉及泵组件及其制造方法。具体而言，一种制造泵组件的方法包括砂模铸造带有型腔的泵壳和压模铸造叶轮，该叶轮包括泵叶片和护罩的第一部分。可将该泵壳砂模铸造为单件式部件，且可将该叶轮压模铸造为另一单件式部件。泵盖设有该护罩的第二部分。将该泵盖插入该型腔中以使该护罩的第二部分邻近于该护罩的第一部分，从而提供基本上连续的表面，该连续的表面限定穿过该叶轮的流通道。还提供一种根据这种方法制造的泵组件。
文档编号F04D29/26GK102465913SQ20111004612
公开日2012年5月23日 申请日期2011年2月25日 优先权日2010年10月28日
发明者L. 阿尔登 D., I. 海内蒂 N. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司