[发明专利]离心式液压泵

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年5月8日提交的美国临时专利申请No.61/176,559的优先权，该临时申请的全部内容在此通过引用并入本申请中。

技术领域

本发明涉及一种离心式液压泵。

背景技术

轴驱动离心式叶轮泵经常用于汽车发动机的冷却。水或其它流体沿轴向被导入泵内，并沿径向排出到一个或多个蜗壳内。轴通常以机械方式由发动机曲轴直接或间接驱动，因此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。泵效率的提升意味着驱动泵所消耗的功率更小，并能够产生改进燃油经济性的结果。不够理想的流体流动导致流体在流场中发生分离，从而降低了泵的能力，而且可能因为气穴现象而使泵产生非期望的噪声。空穴是因为在流体分离区域中的低压条件下，流体发生局部沸腾而产生的。其结果是导致流体中蒸汽泡的产生。随着流体从泵的压力相对较低的区域(例如流体入口)向压力相对较高的区域行进(例如排放或出口区域)，气泡会发生崩破或爆裂。

发明内容

一种离心式液压泵具有叶轮，该叶轮具有其上装有叶片的毂，叶片可以是螺旋桨形，并且可以沿其长度被扭转。具有入口的盖与叶片连接。叶片、叶轮以及盖协同作用，从而限定出介于叶片之间的流体腔。每个流体腔的至少一部分具有基本恒定的流通面积，以增大泵送效率。叶轮的叶片沿轴向从毂朝向盖延伸，并且可以从轴向入口沿着毂向外径向地弯曲。所述毂、盖和叶片在相邻叶片之间限定出流体腔。

每个叶片可以是螺旋桨形，其厚度从毂到邻近盖的尖端表面以及从轴向入口处的内端到外端逐渐减小。叶片的逐渐变细的螺旋桨形状使湍流程度最小化，从而使流体大体上以层流状态通过流体腔的流通面积基本恒定的部分，因而增大泵送效率。相邻叶片在径向内端处比在径向外端处更靠近彼此。这使得流体能够通过靠近出口端的旋转叶片被高效地沿切向排出。限定流体腔的盖表面和毂表面构造成在流体腔的至少一部分中维持恒定的流通面积。因此，尽管每个流体腔的宽度可以沿径向朝外的方向变大，但是盖却朝着轮毂沿径向向外的方向逐渐变细，从而使流体腔该部分内的流通面积保持恒定。

泵可以包括入口特征，所述入口特征有助于减少叶片入口端处的流动分离。该入口特征可以是大体上为筒状且与盖同轴的延伸部，也可以是从毂朝向盖延伸的大体上为锥形的延伸部，也可以同时采用这两种方案。

由于这种高效流动的设计，所述泵需要的功率比传统的离心泵更小，并且能够提供足够的能力，尤其是如果使用小型到中型汽车发动机时更是如此。如果采用机械驱动(比如使用旋转的发动机曲轴直接或间接驱动)，所述泵在发动机工作的宽范围内需要的功率大约相当于传统离心泵的一半，而在发动机节气门大开和处于高的每分钟转速(rpm)状态时，所需的功率仅为传统离心泵的1/4。如果采用电驱动，该泵可以通过一台使用现有车载电源供电的电动机来驱动(比如一台由12伏电池供电且供电电流不超过20安培的电动机)。电驱动泵使其转速的改变有可能独立于发动机的转速(rpm)，以及可以在工作条件允许时启动和关闭泵。在发动机工作的所有阶段，包括预热阶段、热怠速期间以及牵引时的巡航期间，都可以实现其节约能源的优点。

方案1.一种离心式液压泵，包括：

具有毂的叶轮，所述毂上带有螺旋桨形叶片；以及

具有入口的盖，其中所述盖与所述叶片连接，使得所述叶轮、所述盖和所述叶片共同限定出介于所述叶片之间的流体腔，每个流体腔的至少一部分具有基本恒定的流通面积。

方案2.如方案1所述的离心式液压泵，其中每个叶片都沿长度方向被扭转。

方案3.如方案1所述的离心式液压泵，其中每个叶片都具有尖端表面，所述叶片在所述尖端表面处与所述盖连接，并且其中每个叶片的厚度从所述毂到所述尖端表面方向减小。

方案4.如方案1所述的离心式液压泵，其中所述叶片构造为使得每个流体腔由相邻叶片的相对侧面限定边界，所述相对侧面中的一个比所述相对侧面中的另一个短并且限定所述流体腔的恒定流通面积部分的长度，从而流体在流动通过所述流体腔的恒定流通面积部分之后在较长侧面的作用下越过较短侧面被排出。

方案5.如方案1所述的离心式液压泵，还包括：

入口特征，所述入口特征在所述入口处从所述盖向外延伸并构造成使流体大体上分层流入所述流体腔。

方案6.如方案5所述的离心式液压泵，其中所述入口特征包括从所述盖延伸的筒状延伸部以及在所述筒状延伸部内从所述盖延伸的锥形延伸部。